Устройство для испытаний наклономеров

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ763685(51)М, Кд, С 01 С 25/00 Гооударствеииый комитет по делам иэабретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НАКЛОНОМЕРОВ Изобретение относится к области изме.рительной техники и предназначено для использования при проверке параметров прецизионньтх измерителей угла наклона,Известны устройства для испытаний наклономеров с помощью оптической делнгельной го.ловки, содержащие корпус, подвижную частьс испытуемым наклономером, измерители угловых перемещений подвижной части и выход.ного сигнала наклономера (1,Эти устройства обладают нелинейной характеристикой задания углов наклона, что затрудняет их использование,Известны также устройства для проверкинаклономеров, содержащие корпус, подвиж 5ную часть с испытуемым наклономером, привод подвижной части, преобразователь и индикатор 121.Ближайшим по технической сущности и до.стнгаемому результату является устройстводля испытаний наклономеров, которое содержит корпус, подвижную часть с испытуемымнаклономером, привод подвижной части и изме.рнтель выходного сигнала наклономера 31. 2Обладая простотой, известное устройство не обеспечивает надлежащую точность опре. деления нелинейности характеристики преци. зионных наклономеров в силу значительной погрешности задания реперных углов наклона при снятии статической характеристики накпоиомера, а также погрешность вычисления нелинейности, обусловленную сползанием характеристики наклономера из-за дреифов нуля и масштабного коэффициента в результате воздействия дестабилизирующих факторов в течение трудоемкого и длительного процесса снятия по точкам статической характеристики наклономера.Целью изобретения является повышение точности определения нелинейности наклономера.Указанная цель достигается тем, что в устройство; содержащее корпус, подвижную часть с испытуемым наклономером, привод подвижной части н измеритель выходного сигнала наклономера, введены датчик угловой скорос. ти, регулируемый источник постоянного то. ка, усилитель, измеритель тока, сумматор, преДатчик угловой скорости 13 (см, фиг. 2)40встречно с регулируемым источником постоянного тока 14 подключен ко входу усилителя15, к выходу которого по схеме отрицательной обратной связи подключена обмотка 6(см. фиг. 1) моментного датчика 16 черезизмеритель тока обратной связи 17, Вы.ход измерителя 17 подсоединен к одному извходов сумматора 18, другой вход которогосоединен с регулируемым источником постоян.ного тока 14.Сумматор 18 через преобразователь 19 под.ключен к анализатору 20, к которому подсоединен также испытуемый наклономер 21 через дважды дифференцирующее звено 22 низмеритель выходного сигнала 23 наклономера,Токоподводы к испытуемому иаклономеру,моментному датчику и датчику угловой ско.рости на фиг, 1 условно не показаны,Устройство работает следующим образом. образователь, дважды дифференцируюшее звенои анализатор, а подвижная часть выполненав виде установленного в опорах врашенияфизического маятника с приводом в видемоментного датчика, при этом датчик утловойскорости и регулируемый источник постоянного тока подсоединены ко входу усилителя,:подключенного своим выходом через обмоткумоментного датчика и измеритель тока к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с регулируемым источникомтока, а выход наклономера через дваждыдифференцируюшее звено и измеритель выходного сигнала подключен к анализатору,который через преобразователь соединен с выходом сумматора,На фиг. 1 представлена конструктивнаясхема устройства, а на фиг, 2 - его блоксхема.Устройство содержит корпус 1, подвижнуючасть 2. в виде физического маятника, уста.новленного в опорах вращения 3, испытуемый наклономер 4, привод подвижной частив виде моментного датчика гальванометрического типа, состоящего из цилиндрическогомагнитопровода 5, обмотки 6, выполненнойв виде рамки, закрепленной на цилиндрическом колпаке 7, и внутрирамочного цилиндри.ческого магнита 8 с полюсными наконечниками (на фиг. условно не показаны) для создания равномерного поля в зоне расположения рабочих частей обмотки 6. На корпусе1 закреплен датчик угловой скорости, конструктивно выполненный аналогично моментномудатчику и состоящий из магнитопровода 9,обмотки 10, размещенной на колпачке 11, имагнита 12 с полюсными наконечниками (нафиг. условно не показаны),5 10 15 20253035 Устанавливают на выходе регулируемогоисточника тока управлявшее воздействие Т ,1,В результате в обмотку моментного датчика16 с выхода усилителя 15 поступает максимальный ток, Под действием лроходяшетотока моментный датчик 16 начинает повора.чивать подвижную часть 2 с нарастающейскоростью, вызывая увеличение сигнала с,выхода датчика угловой скорости 13. Сигнал датчика 13, компенсируя по схеме отрицательнойобратной связи управляюшее воздействие ис.точника 14, снижает ток в обмотке моментного датчика 16 и тем самым уменьшает угловое ускорение подвижной части 2. Подвиж.ная часть 2, набрав угловую скорость, соответ.ствуюшую заданному уровню управляющеговоздействия 1 Д, врашается с постояннойугловой скоростью Сд, Требуемое для вращения с постоянйой угловой скоростью значениетока в цепи обратной связи (в обмотке моментного датчика 16) обеспечивается за счетнедокомпенсации управляюшего воздействиясигналом датчика скорости 13, Противодей.ствуюший вращению момент подвижной части2 складывается иэ момента демпфированияподвижной части, определяемого в основномтоками Фуко, воэникаюшими в колпачках 7и 11 моментного датчика 16 и датчика 13, имоментом от маятниковости подвижной части,который при малом угле отклонения маятника от вертикали а пропорционален последнему,Поскольку при равномерном вращении подвижной части утол а равномерно растет во времени, то ток в цепи обратной связи содержит как постоянную составляюшую,опреде. ляемую моментом демпфирования, так и линейно возрастающую во времени (пропорциональную) составляющую, Пропорциональная составляющая тока обеспечивается за счет ли. нейного увеличения сигнала недокомпенсацни на входе усилителя 15, При недостаточно высоком коэффициенте усиления усилителя ве. личина недокомпенсации сигнала управленияЗь 1 сигналом .1 ь 1 датчика скорости 13 по сравнению с величинами последних пренебрежимо мала. Поэтому можно считать, что сигналы управления + 1 д и датчика ско.рости -:11 равны по величине, а система обратной связи практически равномерно вра. шает подвижную часть 2,Ток цепи обратной связи преобразуется измерителем тока 17 в параметр 1, содержа. ший как постоянную составляющую, учитьва. юшую демпфирование подвижной части и равную по величине управляющему воздействию Зц 1, так и составляющую, пропорциональ иую углу отклонения подвижной части.7636 Измеритель 23 преобразует квадратичную 30нелинейность наклономера в параметр ЬС, ко.торый поступает на вход анализатора 20, которьзй по значениям ЬС и а определяет нели.нейность характеристики испытуемого накло.ноера в интересуюших очках его статической характеристики,Устройство допускает определение (по реперным точкам) статической характеристикинаклономера и порога его чувствйтельности.,Для этого достаточно отсоединить от входаусилителя 15 датчик скорости 13, а от сумма.тора 18 регулируемый источник 14, закоротитьдважды дифференцируюшее звено 22 и, задавая от источника 14 надлежащие управляюшие воздействия, определить укаэанные пара.метры наклономера,Введение в устройство датчика скорости 13,регулируемого источника тока 14, усилителя15, измерителя 17, сумматора 18, преобразователя 19, анализатора 20 и дважды дифферен.5 Оцирующего звена 22 и выполнение подвижнойчасти 2 в виде установленного в опорах вращения физического маятника с приводом от моИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й" 355569,кл, 6 01 Р 21/00, 1970.2, Авторское свидетельство по заявкеИо 2563314/18-10, кл. 6 01 С 25(00, 1977.3, Елисеев С, В. Геодезические инструменты и приборы. М 1959, с, 338 (прототип).Ф Сумматор 18 выделяет пропорциональнуюсоставляющую 1 , (путем вычитания из параметра 1 постоянной составляющей 1 м) иподает ее в преобразователь 19, с выходакоторого на анализатор 20 поступают воэ.растаюшие значения угла отклонения подвиж.ной части 2,части 2.При равномерном вращении подвижной частина выходе испытуемого наклономера наблю. 10дается непрерывное нарастание выходногосигнала, Ограничиваясь с достаточной для прак.тических целей точностью учетом только квад.ратичной составляюшей нелинейности стати- .ческой характеристики наклономера, можно 15записать выражение для его выходного сигна.ла в виде20 + К) и + 12 и3где ко - нулевои сигнал наклономера;1 с, - коэффициент преобразования наклономера;1 с - коэффициент квадратичной нелиней.ности наклономера,Сигнал наклономера С через дважды дифференцируюшее звено 22 подается на измеритель 23 в видесРссФ. 85 6ментного датчика 16 позволило на порядокповысить по сравнению с известным устрои.ством точность определения нелинейностихарактеристики наклономера эа счет сокращения времени измерений и снижения погрешности задания углов наклона,Уменьшение времени измерений, достигнутое. благодаря исключению необходимостипостроения по точкам статической характеристики наклономера и последуюшего вычисления (с помощью математической обработки)ее нелинейности, позволило пропорциональноснижению времени измерений снизить погрешность от дрейфов нуля и масштабного коэффициента наклономера,фФормула изобретения Устройство для нспьпаний наклономеров, содержащее корпус, подвижную часть с испытуе мым наклономером, привод подвижной части и измеритель выходного сигнала йаклономера, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности определения нелинейности наклономера, в него введены датчик угловой скорости, регулируемый источник постояйно. го тока, усилитель, измеритель тока, сумматор, преобразователь, дважды дифференцирующее звено и анализатор, а подвижная часть выпол. нека в виде установленного в опорах вращения физического маятника с приводом в виде мо. ментного датчика, при этом датчик угловой скорости и регулируемый источник постоянного тока подсоединены ко входу усилителя, под. ключенного своим выходом через обмотку моментного датчика и измеритель тока к одному нэ входов сумматора, другой вход которого соединен с регулируемым источником тока, а выход наклономера через,дважды дифференцируюшее звено и измеритель выход ного сигнала подключен к .анализатору, который через преобразователь соединен с выходом сумматора.внии ил ПП Заказ 6267/34 Тираж 801 Подписно ент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4