Устройство для измерения углов наклона
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 659901
Авторы: Куликовский, Купер, Шимаров
Текст
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 65990 Сонц Советских Социалистических Республик(51) М.К 1 С 9/00 арственный номите СССР евам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 30,04.79) Заявитель Куйбыше ышевский политехнический институт им. В УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛ 0 30 Изобретение относится к приборостроению, в частности к фотоэлектрическим устройствам для определения углов наклона, а также автоматической стабилизации объектов в пространство относительно равнодействующей силы тяжести.Известны фотоэлектрические датчики углов наклона, содержащие дифференциальный конденсатор, образованный жидкостной ампулой уровня и рядом обкладокэлектродов ЦОднако известныс датчики обладают недостаточной разрешающей способностью и стабильностью показаний.Известны также фотоэлектрические датчики, содержащие фоторезисторы, расположенные по краям ампулы уровня и осветители, размещенные с торцов ампулы 21.Однако и эти датчики имеют недостаточную разрешающую способность, требуют индивидуальной подборки фоторезисторов и обладают низкой временной стабильностью вследствие старения фоторезисторов, требуют частой калибровки в процессе эксплуатации,Известно также фотоэлектрическое устройство для определения углов наклона объектов, содержащее прозрачный герметичный цилиндрической формы сосуд с днищем и крышкой, заполненный демпфирующей прозрачной для свстовых лучей жидкостью, погруженные в жидкость чувствитсльный элемент - плоское зеркало, удерживаемое в плавучем состоянии посредством поплавка, шарнирно соединенного с днищем сосуда при помощи торсиона, а также четырехгранную светоделительную призму-пирамиду с отражающими боковыми гранями и подсвечиваемой фаской, образованной плоскостью усечения вершины, параллельной основанию пирамиды, соединенному с крышкой сосуда, закрепленную над прозрачной крышкой сосуда осветительную систему, состоящую из источника света, установленного в фокусе эллиптического отражателя, второй фокус которого совмещен с фаской светоделительной призмы, светопрпемникп, размещенные симметрично против боковых граней свстоделительной призмы и включенные попарно в каждой из се плоскостей главного сечения по мостовой дифференциальной схеме 131.Однако у этого известного устройства недостаточно высока точность измерений, которая обусловлена трудностью обеспечения идентичности параметров светоприемников, температурной и временной нестабильностью этих параметров, а также зависимость 1 о чувствительности светоприемников отт,=, .,и т,7=,Асовизменения напряжения питания и величины светового потока, а также низкая чувствительность, вследствие наличия фоновой засветки светоприемников, которая обусловлена многократным отражением световых лучей от стенок сосуда, призмь и зеркала. Кроме того, известное устройство чувствительно к ускорениям и вибрациям, что значительно ограничивает его применение.Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.Для этого в устройстве для измерения углов наклона, содержащем чувствительный элемент, установленный в герметичной камере, заполненной оптически прозрачной демпфирующей жидкостью и прикрепленной через торсион к днищу камеры, источник света и вычислительное устройство, оптическая система выполнена в виде набора линз, формирующих три плоских веерообразных световых пучка, расходящихся под заданными углами, и чувствительный элемент выполнен в виде двух сканисторов, укрепленных параллельно один другому и симметрично относительно точки крепления торсиона на общем основании, на входных зрачках сканисторов установлены световолоконные планшайбы, а выходы сканисторов через параллельно включенные блоки для выделения сигнала и последовательно подключенные к ним блок для измерения временных интервалов и кодирующее устройство подключены к вычислительной машине.На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы световых потоков; на фиг. 4 - эпюры электрических сигналов.Устройство для измерения углов наклона содержит герметичную светонепроницаемую камеру 1, которая заполнена прозрачной для световых лучей демпфирующей жидкостью 2, чувствительный элемент 3, подвижно соединенный с днищем камеры 1 посредством торсиона 4, источник света 6 и оптическую систему 6, которая формирует три плоских веерообразных световых луча 7, образующих между собой известные углы а, а также блоки 8 и 9, прсдназначенныс для выделения сигналов, блок 10, предназначенный для измерения временных интервалов, кодирующее устройство 11 и вычислительную машину 12. Чувствительный элемент 3 образован двумя позиционно- чувствительными фотоприборами (сканисторами) 13 и 14, которые размещены на общем основании 15, имеющем кольцевой баланс 16 и поплавок 17. Кольцевой баланс 16 соединен с поплавком 17 подвижно (например посредством резьбы) и предназначен для регулирования периода собственных колебаний чувствительного элемента 3 и уменьшения чувствительности устройства к линейным ускорениям. Сканисторы 13 и 14 через блоки 8 и 9 соединены с 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 15 50 55 60 65 пос,сдоватс:ьно вкск)1 снны 1 и Олоеом 10, кодирующим устройством 11 и вычислительной машиной 12. Поверх сканисторов 13 и 14 установлены световолоконные план- шайбы 18 и 19, предназначенные для устранения паразитной фоновой засветки скацисторов и повышения разрешающей способности устройства.Устройство для определения углов наклона объекта работает следующим образом. Световые лучи 7 попадают на поверхность чувствительного элемента 3, образуя три узкие световые полосы . - следы 20 (см. фиг, 2). При углах наклона Объекта, равных нуло, световыс следы 20 представляют собой равноотстоящие прядыс, лежащие в плоскостях хгг и параллельные оси о (см, фиг, 2). При наличии углов наклона г и 1 объекта относительно осей о: и ог параллельность следов 20 световых лучей нарушается, изменяются также и расстояния Р, и 1 между ними (см., например, фиг. 3).Под действием света на сканисторах 13 и 14 создается рельеф возбужденных светом и разделенных р+ - гг-переходази нсосновных носителей :заряда, При сканировании, которое происходит путем изменения пилообразного напряжения, приложенного к сканистору, сканирующая граница благодаря нелинейным свойствам переходов имеет Н-апертуру. Видеосигнал, отражающий распределение освещенности на сканисторах 13 и 14, снимается с соответствующих блоков 8 и 9 и подается в блок 10.На фиг. 4 а и б приведены осциллограммы сигналов, поступающих со сканисторов 13 и 14 при отсутствии углов наклона объекта; на фиг. 4 в и г - при появлении углов наклона,Как видно из фиг. 4, информацию об измеряемых углах т и 1 содержат интервалы времени т между видеоимпульсами, Поворот чувствительного элемента 3 вокруг оси ог приводит к изменению соотношения ИитсрнаЛОВ ЗрЕМЕНИ Тл, Т 2 и И Тп, Т 2 д МЕЖ- ду видеоимпульсами с каждого из сканисторов 13 и 14 соответственно, а поворот вокруг оси от приводит к неравенству соответствующих временных интервалов между видеоимпульсами со сканисторов 13 и 14, т. е. Сигнал с блока 10 поступает в кодирующсе устройство 11, а полученный коди зованный сигнал - в вычислительную машину 12, где по формулам определяют измеряемем ые углы з и 1 г. мяу= -- +- ) +и,2=Е,д+ .,) - (,.+ .)1 где Р, - скорость сканирования;причем уголимеет тот же знак, что и величина А, а угол у имеет тот же знак, что и величина С.Устройство позволяет измерять угловое положение объекта с высокой точностью в большом динамическом диапазоне, не чувствительно к действию линейных ускорений, приводящих к параллельному перемещению чувствительного элемента 3 вдоль осей координат ох, ог или оу; измерительную информацию получают в виде временных интервалов между видеоимпульсами, которые легко преобразуются в цифровой код для ввода в ЭВМ.Кроме того, временные интервалы между импульсами мало зависят от параметров самих импульсов (амплитуды, длительности и крутизны фронтов), что обеспечивает высокую точность измерений.формула изобретенияУстройство для измерения углов наклона, содержащее чувствительный элемент,установленный в герметичной камере, заполненной оптически прозрачной демпфирующей жидкостью и прикрепленной через торсион к днищу камеры, источник света и Б вычислительное устройство, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, оптическая система выполнена в виде набора линз, формирующих три плоских веерооб разных световых пучка, расходящихся подзаданными углами, и чувствительный элемент выполнен в виде двух сканисторов, укрепленных параллельно один другому и симметрично относительно точки крепления 15 торсиона на общем основании, на входныхзрачках сканисторов установлены световолоконные планшайбы, а выходы сканисторов через параллельно включенные блоки для выделения сигнала и последовательно 20 подключенные к ним блок для измерениявременных интервалов и кодирующее устройство подключены к вычислительной машине.Источники информации,2 принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР194335, кл. б 01 С, 9/06, 1967,2. Авторское свидетельство СССР154030, кл. 6 01 С, 9/32, 1963.3. Авторское свидетельство СССР450079, кл, 6 01 С, 9/36, 1975.афия, пр. Сапунова,Ти Заказ 558/15 Изд, М 274 НПО Государственного комитета ССС 113035, Москва, Ж, Тираж 865по делам изобретений ушская наб д. 4/5 Подписоткрытий
СмотретьЗаявка
2337017, 09.03.1976
КУЙБЫШЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В. В. КУЙБЫШЕВА
КУЛИКОВСКИЙ КОНСТАНТИН ЛОНГИНОВИЧ, КУПЕР ВИТАЛИЙ ЯКОВЛЕВИЧ, ШИМАРОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01C 9/00
Опубликовано: 30.04.1979
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-659901-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-uglov-naklona.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения углов наклона</a>
Предыдущий патент: Устройство для определения размеров пор капиллярно-пористой структуры тепловой трубы
Следующий патент: Способ измерения на одиночных снимках координат маркированных объектов и устройство для его осуществления
Случайный патент: Почвообрабатывающее орудие