Устройство для измерения малыхуглов наклона

Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1838336(51) М. Кл з Гееударстеенный комитет С 01 С 9/06 ио делам изобретений н атермтий71) Заявитель ьное конструкторское бютехнического института пецифизик(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЬ УГЛОВ НАКЛОНАконтрольно-изно к устройстоля малых угельно плоскости но бору.На фиг. 1 изображмерения малых углона фиг, 2 - то же, видифференциальная мвыходная характерис ено устройство для из наклона, вид сбоку д спереди; на фиг. 3 -гнитная система и ее ика.Изобретение относится кмерительной технике, а именвам для измерения и контрлов наклона объектов относитти горизонта.Известен датчик угла наклона, содержащий корпус, инерционную массу, подвешенную на тягах, точка пересечения которых совмещена с центром тяжести инерционной массы, и дифференциальный преобразователь, образованный тензорезисторами, являющимися составной частью тяг.Датчик позволяет проводить измерения как при больших, так и при малых (до 5) диапазонах измеряемых углов 1.Однако такие датчики не обладают достаточной точностью при малых изменениях угла наклона объекта.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для измерения углов наклона, содержащее корпус, постоянный магнит, одностепенной физический маятник, датчик Холла и измерительный прибор. Известное устройство позволяет повысить точность измерений углов наклона и автоматизировать процесс измерений 12. Однако устроиство имеет недостаточнуюточность измерения малых углов наклона из-за ошибок, вызываемых временным и тем пературным дрейфом составных частей устройства, низкую разрешающую способность и чувствительность при измерении малых углов наклона.Цель изобретения - повышение точносизмерения путем исключения температурго и временного дрейфа.Поставленная цель достигается тем, что а устройство снабжено дифференциальной магнитной системой, выполненной в виде закрепленных в нижней части маятника двух квадрупольных магнитных линз, в зазоре каждой из которых помещен датчик Холла, установленный на основании корпуса в вер тикальной плоскости, перпендикулярной осикачания маятника, при этом выходные электроды датчиков Холла соединены последовательно и подключены к измерительному при 8383363Уегр.йс-ио содержит плиту 1, на которой ци т 1;сх,етацовочных винтах 2 закреплено осцовацшс корпуса 3. На основании 3закрс цлецы дце вертикальные стойки 4, верхцис горцы которых скреплены круглой плитой 5, па когорой установлены две опорныепризмы 6.Полый маятник 7 опорными ножками 8устацовлсц ца призмах 6. В нижней частимаятника закреплена обойма 9, в которойустановлены две квадрупольцые магнитныелинзы 1 О. На основании 3 закреплены два 10держателя 1 с датчиками Холла 12, установленные в рабочих зазорах квадрупольных линз 10,Две квадрупольцые линзы 10 и два датчика Холла 12, выходные электроды которых соединены последовательно, образуют15дифференциальную магнитную систему.Для понижения центра тяжести маятника 7 в его нижней части закреплеН груз 13.В средней части маятника 7 закреплен балансир 14 с регулировочными гайками 15. 20Жидкостные демпферы 6 гасят колебаниямаятника 7. На основании 3 расположеныпод прямым углом две площадки 17 дляконтрольного уровня. Арретирующее устройство состоит из штока 18, прижима 19,пружины 20, установленной во втулке 21,рукоятки 22 и опорных уголков 23.На основании 3 установлен кожух 24 сверхней крышкой 25.Устройство позволяет проводить контроль объектов относительно плоскости горизонта или начального положения объекта.Устройство работает следующим образом.При принятии за начало объекта плоскос -ти горизонта устройство устанавливается на З 5любое основание, выставленное по уровнюв горизонтальное положение.Установочными винтами 2 основание 3цо контрольному уровню устанавливаетсяв горизонтальное положение. Устройство ра 40зарретируется. Вращением рукоятки 22 переме 1 цается шток 18, при этом прижим 19сжимает пружину 20, маятник 7 опорнымицожамц устанавливается на опорные прижимы 6, а датчики Холла входят в рабочийзазор квадрупольных линз 10. На входные 45электроды датчиков Холла от источниковпитания подается электрический ток. К выходу датчиков Холла подключается любойстандартный электроизмерительный прибор(не показан) . Вращением регулировочныхгаек 15 балансира 4 показания электроизмерительного прибора устанавливаются равным нулю. В рабочем зазоре каждой квадрупольной магнитной линзы 1 О протекают два магнитных потока во взаимно противоположных направлениях (фиг. 3). При установке нуля по электроизмерительному прибору каждый 4преобразователь Холла 12 устанавливается таким образом, что одна его половина пронизывается магнитным потоком в одном направлении, а вторая в другом, т. е. в датчике Холла устанавливается электрический баланс, при котором его выходное напряжение равно нулю.Магнитная характеристика каждой из двух квадрупольных линз 10 изодинамическая. Выходная характеристика напряжения дифференциальной магнитной системы поканаза на фиг. 3.Выходное напряжение дифференциальной магнитной системы с двумя датчикамиХолла, выходные электроды которых соединены последовательно, равно сумме выходных напряжений каждого датчика Холла (Б = 1 + Ц). Выходные напряжения датчиков Холла разной полярности могут быть получены соответствующей установкой квадрупольных линз 10 или подключением входных электродов датчиков Холла к источнику питания разной полярности. При наклоне объекта относительно плоскости горизонта вместе с ним происходит наклон плиты 1 с основанием 3 относительно маятника 7, что приводит к смещению датчиков Холла 12 относительно магнитной оси квадрупольных линз 10.Выходное напряжение дифференциальной магнитной системы пропорционально величине механического перемещения датчиков Холла, а полярность и характер изменения этого напряжения показывает направление перемещения контролируемого объекта.Компенсация влияния временного и температурного дрейфа элементов устройства при изменении внешних условий (изменение температуры, внешнего магнитного поля, и д. т.) осуществляется дифференциальной магнитной системой. Изменение напряжения каждого датчика Холла происходит во взаимно противоположных направлениях, а так как датчики Холла включены последовательно, то появившиеся ошибки напряжения взаимно компенсируются, и выходной сигнал остается без изменений.Устройство позволяет подавать выходной сигнал на измерительный прибор и одновременно на исполнительный механизм автоматических систем управления и регулирования или систему автоматической регистрации.При выполнении кожуха 24 из свинца устройство может использоваться для проведения измерений в условиях повышенной радиации. При необходимости переноса устройства на другой объект, устройство арретируется вращением рукоятки 22. Устройство обеспечивает измерение угловых перемещений от 0 до 0,5 с угловой чувствительностью 1 сек.Температурная погрешность в интервале комнатных температур не более 0,05"/О.Расстояние от контролируемого объекта до измерительного прибора может быть в пределах до 100 м.Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность, разрешающую способность и чувствительность устройства.Наличие дифференциальной магнитной системы ь виде закрепленных в нижней части маятника двух квадрупольных магнитных линз, в зазоре каждой из которых помещен датчик Холла, установленный на основании корпуса в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси качания маятника н соединения выходных электродов датчиков Холла последовательно, повышает точностг измерения за счет исключения ошибок, вызванных временным и температурным дрейфом составных частей устройства. а также повышает разрешающую способность н чувствительность устройства.форму га споб 1 гетенияУстройство для измерения малых углов наклона, содержащее корпус, одностепенной физический маятник, датчик Холла и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения температурного и временного дрейфа, оно снабжено дифференциаль- Б ной магнитной системой, выполненной в виде закрепленных в нижней части маятника двух квадрупольных линз, в зазоре каждой из которых помещен датчик Холла, установленный на основании корпуса в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси качания маятника, при этом выходные электроды датчиков Холла соединены последовательно и подключены к измерительному прибору.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССР Юо 6110, кл. 6 О С 9/06, 15.08.75. 2. Патент США Жо 3829981, кл, 33 - 32,20 1975 (прототип).