Способ определения углового положения объекта

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 760317 А 1 50 914 5 601 С 9 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛ ЬСТВ К АВТОРСКОМУ С(54) СПОСО ПОЛОЖЕН (57) Исполь ка, при оп объекта: по Изобретение относится рительной техники и может вано для определения пара объекта; полного угла накло ния наклона, - маятниковым ным наклономером,области измеыть испольэоетров наклона а и направле- омпенсациония угловогом компенсаустановки й обьект и ов наклоноявляется не углового по кта, так ка определят лона обьек ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР"ЯЫП 1 ос,127 - 132,Б ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОГОИЯ ОБЪЕКТЛзование: измерительная техни еделении параметров наклоналного угла наклона и направле Известен способ определенположения объекта маятниковыционным наклономером путемнаклономера на контролируемьрегистрации выходных сигналмера,Недостатком этого способадостаточная точность контроляложения контролируемого обьеданный способ не позволяетполный угол и направление нак ния наклона, - маятниковым компенсаци ным наклономером. Сущность изобретен способ включает следующие операции: установка маятникового компенсационного наклономера на объекте в исходное положение, при котором ось подвеса вертикальна, а измерительная ось горизонтальна, измерение выходного сигнала наклономера, отклонение введением рассогласования в контур обратной связи наклономера подвижной системы с маятником на равные и с противоположным знаком контрольные углы, а затем на удвоенные контрольные углы, измерение в каждом угловом положении подвижной системы выходных сигналов наклономера, определение иэ соотношения измеренных величин параметров наклона объекта, угла и направления наклона, 1 ил. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения параметров наклона обьекта путем установки на контролируемый объект двух маятниковых компенсационных наклономеров в положение с взаимно перпендикулярными измерительными осями и измерения выходных сигналов наклономеров. Недостатком данного способа является увеличение габаритно-массовых характеристик измерителя, так как необходимо использование двух наклономеров, а также необходимость наличия именно двух наклономеров, Что же касается выходной информации одного наклономера, то она также обладает недостаточной точностью для определения углового положения объекта, таккак не позволяет определять полный угол инаправление наклона объекта,Целью изобретения является повышение точности при одновременном повышении информативности за счет определения 5направления наклона при определении углового положения объекта маятниковымкомпенсационным наклономером.Сущность изобретения заключается втом, что в способе определения углового 10положения объекта, включающем установкумаятникового компенсационного наклономера с вертикальной осью подвеса, горизонтальной измерительной осью имасштабным коэффициентом 1 п на объект, 15измерение выходного сигнала 11 наклономера в исходном положении при согласованном контуре обратной связи и обработкурезультатов измерения, - после измерениясигнала 1 вводят рассогласование в контур 20. обратной связи и последовательно отклоняют маятник относительно исходногоположения на углы +у, +у, +2 у и 2 у,дополнительно измеряют выходные сигналыг, 13, 14 и 15 наклономера, соответственно, 25в каждом из положений, а направление наклона Р и угол наклона в вертикальнойплоскости аопределяют из выражений; 302 з 1 п у15) Р = ЭГС 1 Ц при 9 5 л а = ЭГс 81 п ри На чертеже изображена блок-схема ус 45 тройства для реализации способа определения углового положения объекта.Блок-схема содержит объект 1, параметры наклона которого подлежат определению, корпус 2 наклономера с ориентационной риской 3, подвижную систему 4 с маятником 5 наклономера, установленную на подвесе 6 в корпусе 2, датчик 7 угла, усилитель 8 обратной связи и датчик 9 момента наклономера, измеритель 10 выходного сигнала датчика 7, измеритель 11 выходного сигнала наклономера и блок 12 смещения нуля усилителя 8.На Черт, также условно показаны: вертикальная плоскость 13 наклона объекта 1, угол а- угол отклонения оси подвеса наклономера от вертикали, угол наклона объекта в вертикальной плоскости, угол В - угол отклонения маятника 5 наклономерэ от вертикальной плоскости 13 наклона оси подвесэ, азимутальный угол наклона объекта 1, характеризующий направление наклона, контрольный угол у и удвоенный контрольный угол 2 у, на которые отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 при введении рассогласования в контур обратной связи.Изобретение осуществляется путем выполнения следующих операций:1. Устанавливают корпус 2 наклономера на объекте 1 в исходное положение, при котором ось подвеса наклономера вертикальна, а измерительная ось горизонтальна, при этом наклономер устанавливают на объекте 1 базовой плоскостью, имеющейся на корпусе 2 наклономера, Кроме этого, на корпусе 2 наклономера имеется контрольная риска 3, соответствующая направлению маятника 5 в режиме с замкнутой обратной связью в исходном положении (при согласованном контуре обратной связи наклономера), когда положение подвижной системы 4 на подвесе 6 в корпусе 2 относительно датчика 7 угла соответствует нулевому уровню выходного сигнала датчика 7, контролируемого измерителем 10.Эта риска 3 координирует положению наклономера в азимутальной плоскости и может быть совмещена либо с какой-либо осью условно заданной системы координат, например, определенным образом связанной с объектом 1, либо может быть совмещена, например, с направлением на "Север", или еще с каким-то направлением, относительно которого необходимо определить направление наклона объекта 1.2, С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 1 наклономера в исходном положении, который можно представить выражением1=А+Я яПа ВПРгде 1 - величина измеренного выходного сигнала наклономера;А ф - смещение нуля наклономера;А - крутизна изменения смещения нуля;ф - угол отклонения подвижной системы 4 вокруг оси подвеса в наклономере.от положения, при котором смещение нуля соответствует нулевому уровню;1 - масштабный коэффициент наклономера, выходной сигнал наклономера, соответствующий воздействию на маятник 5(14 15) а = дгси ля а=аг 5 для р Ф 9 У,де ф - азимутальны угол наклона объекта правление наклона,1, характеризующи полного вектора ускорения гравитационного поля Земли (9 - 9,81 м/сек );а - угол отклонения оси подвеса наклономера от вертикали, угол наклона обьекта 1 в вертикальной плоскости 13;/3 - угол отклонения маятника 5 наклономера от вертикальной плоскости 13 наклона оси подвеса, азимутальный угол наклона объекта 1, характеризующий направление наклона объекта 1, или угол между вертикальной плоскостью 13 наклона оси подвеса и вертикальной плоскостью, проходящей через маятник 5 и риску 3, совмещенную в исходном положении наклономера с определенным направлением, относительно которого требуется определить угловое положение объекта 1.3. Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера путем смещения нуля усилителя 8 с помощью блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса нэ контрольный угол +У.При этом, практически, отклоняют подвижную систему 4, контролируя выходной сигнал датчика 7 угла наклономера измерителем 10, до положения, соответствующего определенной контрольной величине выходного сигнала датчика 7 угла, Контрольная величина выходного сигнала датчика 7 угла выбирается исходя из конкретной конструкции наклономера, типа и схемы датчика угла, с учетом разрешающей способности датчика угла, его линейного диапазона, и углового диапазона перемещения подвижной системы в наклономере, определяемого расположением ограничительных упоров. Контрольная величина выходного сигнала датчика 7 угла определяется выражением: где О 9.у, - контрольная величина выходного сигнала датчика 7 угла;К - крутизна датчика 7 угла (основная техническая характеристика наклономера, которая фиксируется в технической документации при калибровке наклономера).У - величина контрольного угла отклонения подвижной системы 4 с маятником 5,4, С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 12 наклономера, который можно представить выражениемЬ = А(ф+У)+ 1 арпа з 1 п р+У), где 2 - величина измеренного выходного сигнала наклономера;у- величина контрольного угла. 5. Введением рассогласования в контур тной связи наклономера с помощью 5 10 15 20 25 30 35 блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на контрольный угол - У.6, С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 1 з наклономера, который можно представить выражением: 1 з = А ( ф - у) + цзи ази И у) где 13 - величина измеренного выходного сигнала наклономера.7, Введением рассогласования в контур обратНой связи наклономера с помощью блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на удвоенный контрольный угол + 2 У.8, С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 14 наклономера, который можно представить выражением: 14= А (ф+2 у)+ 1 зи а з 1 п Р+2 у),где 14 - величина измеренного выходного сигнала наклономера.9, Введением рассогласования в контур обратной связи наклономера с помощью блока 12 отклоняют подвижную систему 4 с маятником 5 вокруг оси подвеса относительно исходного положения на удвоенный контрольный угол - 2 У,10, С помощью измерителя 11 измеряют выходной сигнал 15 наклономера, который можно представить выражением: 5=А (ф - 2 У)+1 ц зпа зп 1 р - 2 у),где 15 - величина измеренного выходного сигнала наклономера.11, Из соотношения измеренных величин определяют параметры наклона объекта 1, - угол и Направление наклона, - по формулам= дГСЯ с 3 . рф Составитель В.МакаровТехред М,Моргентал Редактор Т,Никольская тор Т,Вашкович Заказ 3177 Тираж ПодписноеВНИИГ 1 И Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 ри ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,а - угол наклона объекта 1 в вертикальной плоскости 13,Формула изобретения Способ определения углового положения объекта, включающий установку маятникового компенсационного наклономера с вертикальной осью подвеса, горизонтальной измерительной осью и масштабным коэффициентом 9 на объект, измерение выходного сигнала 1 наклономера в исходном положении при согласованном контуре обратной связи и обработку результатов измерения, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности при одновременном повышении информативности за счет определения направления наклона, после измерения сигнала 11 вводят рассогласование в контур обратной связи и последовательно отклоняют маятник относительно исходного положения на углы + у, - у, 2 у и - 2 у и дополнительно измеряют выходные сигналы 12, 1 з, 14 и 5 наклономера соответственно в каждом из положений, а направление наклона 5 Р и угол наклона в вертикальной плоскости а определяют из выражений