Электронный уровень

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нц 805065 К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл.з с присоединением заявки йо 8 01 С 9/36 Государственный комитет СССР но делам нзобретеннйн открытнй(23) Приоритет -Опубликовано 15,0281 Бюллетень Ко б Дата опубликования описания 15,02.81(54) ЭЛЕКТРОННЫИ УРОВЕНЬ Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для установки поверхностей относительно плоскости горизонта, а также для прецизионного измерения малых углов,Известны электронный уровни, содержащие пузырьковую ампулу, преобразователь смещения пузырька и измерительную схему ),11,21, и МОбщими недостатками этих устройств является малая точность измерения углов и то, что они могут производить измерение угла относительно плоскости горизонта в одном направлении, 15 что затрудняет их применение в тех случаях, когда необходимо знать полный вектор угла наклона объекта.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения 20 пространственного положения объекта Е 41Устройство содержит ампулу, четыре электрода, расположенные в плоском основании ампулы, электропроводящую 2 жидкость, выполняющую роль инерционной массы, например ртуть, четыре пластины, образующие совместно с жидкостью дифференциальный конденсатор. Ампула с размещенными на ней элемент О тами находится между полюсами магнита, Дифференциальные конденсаторы через двухканальный электронный блок связаны с электродами и двухкоординатным регистрирующим устройством.При наклоне ампулы под действием силы тяжести жидкость начинает перемешаться, вызывая тем самым изменение емкостей дифференциальных конденсаторов. Сигнал, пропорциональный углу наклона ампулы, с дифференциальных конденсаторов поступает на электронный блок, на выходе которого создается напряжение, величина которого пропорциональна углу наклона ампулы, а полярность характеризует направление наклона.С выхода электронного блока напряжение подается на соответствующую пару электрддов, Вследствие прохождения электрическбго тока через электропроводную жидкость, находящуюся в магнитном поле, на нее действу- ет сила, которая удерживает жидкость (инерционную массу) в исходном положе.нии.Недостатком описанного устройства является низкая точность измерения обусловленое тем, что при наклоне ,устройства по отношению к плоскостиГенератор 8 и фазосдвигающая цепь9 создают переменное напряжениечастотой о, сдвинутое относительнодруг друга на 90 . Эти напряженияподаются на обмотки 2 электромагнита 1, вследствие чего между полюсами электромагнита образуется вращающееся магнитное поле с угловойскоростью ю, Протекающий ток по струне от источника тока 7 создает вокруг 10струны магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитнымполем электромагнита и заставляетструну синхронно с полем вращатьсявокруг оси О - О.с частотой м. Инерционная масса б, закрепленная на 15 струне, двигается по окружности,и следовательно, на нее действуетцентробежная сила, натягивающая струну. Если ось 0-0 совпадает с вертикалью, то перпендикулярно оси вра- ;Я щения действует только центробежнаясила, которая при любом положении инерционной массы одинаково натягиваетструну, В результате чего сила, действующая вдоль указанной оси на преобразователь 4, постоянна. При наклоне оси на угол " перпендикулярно осивращения действует не только центробежная сила, но и проекция силы тяжести груза. Это приводит к тому,что натяжение струны 5, а, следовательно, и сила, действующая на 4 преобразователь и зависят от угловогоположения инерционной массы б, Этасила преобразуется преобразователемв напряжение, амплитуда которого хаЗ 5 рактеризует угол наклона 7, а фазапо отношению к фазе генератора - направление наклона. В дальнейшемнапряжение подается на фазочувствительные выпрямители 10 и 11.На выходе 4 О фазочувствительных выпрямителейвследствие того, что в качестве опорнЫх напряжений используются напряжения с генератора 8 и фазосдвигающейцепи 9, образуются напряжения, пропорциональные углу наклона оси 0-0 поотношению к двум ортогональным направлениям. Эти напряжения являютсявыходными напряжениями электронногоблока, Одновременно эти напряженияподаются на соответствующие обмотки О электромагнита, между полюсами которого вследствие этого образуетсямагнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем струны так,что компенсирует силу, вызывающую 55 появление переменного сигнала с преобразователя. Поставленная цель достигается тем,что в электронном уровне, содержащемампулу с инерционной массой, размещенную между полюсами магнита, преобра.зователь и электронный блок, ампулавыполнена вакуумированной и снабженапреобразователем силы в виде струны с закрепленной на ней инерционной массой, причем один конец струнысвязан с ампулой,другой - с преобразователем силы,электромагни. выполнен с двумя парами полюсов, между которыми вакуумированная ампула расположена так,что струна проходит по оси симметрииэлектромагнита, вход электронногоблока подключен к преобразователюсилы, а выходы связаны с соответствующими обмотками полюсов электромагнита.На фиг.1 изображена принципиальнаясхема устройства; на фиг. 2 - сеченийА-А на фиг. 1,60 65 горизонта на малый угол на инерцион- ную массу, заполняющую ампулу, действует сила, которая при малых углах наклона соизмеримы с силами трения жидкости, в результате чего устройство не чувствует малые углы.Кроме того, информация об угле наклона содержится в постоянной- ,составляющей силы, действующей на инерционную массу, это приводит к то му, что при дальнейшем преобразовании информации в электрснных блоках постоянного тока, дрейфы последних становятся принципиально не различимыми с полезным сигналом и входят как погрешность в результат измерения.Цель изобретения - увеличение точ ности измерения,Устройство содержит электромагнит 1 с двумя парами полюсов с размещенными на них обмотками 2, сдвинутых относительно друг друга на 90Между полюсами этого электромагнитаразмещена вакуумированная ампула 3,в которой помещен преобразователь. 4 силы и струна 5 с инерционной мас"сой б. Один конец струны закрепленк вакуумированной ампуле 3, другойприсоединен к преобразователю 4силы. Струна связана с источникомтока 7, а обмотки 2 электромагнита1 попарно с генераторам 8 и фаэосдвигающей цепью 9. Одновременно генератор и фазовращатель соединены ссоответствующими фазочувствительнымивыпрямителями 10 и 11. Другие входыфаэочувствительных выпрямителей подключены к преобразователю, силы 4,а выходы к соответствующим обмоткамэлектромагнита 1, Генератор 8, фазосдвигающаясцепь 9, фазочувствительные выпрямители 10 и 11 со связямимежду ними представляют собой электронный блок 12,Устройство работает следующимобразом. Электронный уровень позволяет уменьшить погрешность измерения. При работе устройства практически отсутствует трение инерционной массы. Вовторых, на преобразователь действует сила, большая, чем в известных устройствах и, следовательно, значительно уменьшается влияние преобразователя на погрешность устройства, Крометого, информация о наклоне содержит. - ся в переменном напряжении, тем самым практически полностью исключается влияние дрейфов электронных блоков на погрешность.Теоретическая оценка погрешности и предварительные эксперименты показывают, что абсолютная погрешность электронного уровня не превышает 0,1 с.Формула изобретенияЭлектронный уровень, содержащий ампулу с инерционной массой, размещенную между полюсами магнита, преобразователь и электронный блок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при измерении малых углов, ампула выполнена вакуумированной и снабжена преобразователем силы в виде струны е закрепленной на ней инерционной массой,причем один конец струны связан сампулой, другой - с преобразователемсилы, электромагнит выполнен с двумяпарами полюсов, между которыми вакуумированная ампула расположена так,что струна проходит ь; оси симметрииэлектромагнита, вход электронного блока подключен к преобразователю силы,а выходы связаны с соответствующимиобмотками полюсов электромагнита,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 172061, кл. С 01 С 24/01, 1964.2. Авторское свидетельство СССРР 194335, кл. 6 01 С, 9/06, 1965.3;.Авторское свидетельство СССРР 442373, кл. С 01 С 9/06, 1972,4, Авторское свидетельство СССР .по заявке Р 2141132/10,кл. С 01 С 9/36, 1975 (прототиц).805065 Фиг.з Составитель Л. КолюбакинаРедактор Н.Воловик Техред Т, Маточка Корректор О.Била Подпнсно Тираж 653 арственног зобретений ва, Ж, Р о комит и откр аушска иап ППП Патентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 10862/60ВНИИПИ Госупо делам1 3035, Мос ета СССРытийя наб, д. 4/