Устройство для определения угла наклона объекта

23)Приоркте делам изобретений Опубликовано З 0,04,82, Бюллетень М 16Дата опубликования описания 30,04.82 28.54 8,8)(7) Заявител 1 осковский ордена Ленина институт инженеров геодезиЖ аэрофотосъемки и картографии 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕПЕЛ ОБЪЕКТАНИЯ УГЛА НАКЛ ограничив а х испо измерительнои ьзовано в маши. нии при автоматиза относится т быть исп риборострое мерения уг зобре и мо остроенинцпи процесса наклона углов ль тов.Известны устройства для определения угловнаклона объектов, содержащие свободноподвешенное в кардановом подвесе зеркало,укрепленное на маятнике, источник света ифотоприемники т 1,Однако устройства имеют невысокую точ.ность вследствие влияния момента трения вкардановом подвесе маятника и не позволяютполучить. результат измерения в цифровом виде.5Известны устройства для определениянаклона, которые позволяют получить резутат измерения в цифровом виде, включающиев себя оптико. механическую систему для развертки измеряемых углов и в качестве чувствительного элемента - ампулу с ртутью т 2.Эти устройства отличаются сложностью визготовлении. Кроме того, они .требуют приме.пения электронной цифровой вычислительной машины (ЭЦВМ), чтоет и ль.зов ание.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результатуявляется устройство для определения угла наклона объекта, содержащее в качестве чувствительного элемента верпткальный маятник,жестко связанный с рамкой магнитоэлектрического прибора и с зеркалом, а так же приемо-передающую систему, включающую источник света и фотоприемники 13.Недостаток этого устройства состоит в том,что оно не позволяет получить высокой точ.ности измерений.Цель изобретения - повышение точностиизмерения,Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения угла наклона объектов, содержащем чувствительный элемент ввиде расположенной в поле постоянного магнита рамки магнитоелектрического прибора, .обладающей маятниковостью, на оси которойустановлено зеркало, а на объекте укрепленапрнемо-передающая система, состоящая из ис 3 924505 точника света, находящегося в фокусе объектива, разделительной призмы, координатного фотоприемника, последовательно соединенного с триггером, электронного коммутатора и вычислительного устройства, в приемо-передающей системе разделительная призма выполнена в виде призмы с полным внутренним отра. жением, а выходы триггера подключены параллельно к вычислительному устройству и электронному коммутатору через введенный 1 О в устройство стабилизатор амплитуды импульсов.На фиг, 1 показана принципиальная схемаустройства; на фиг. 2 - временная диаграммана выходе триггера при горизонтальном поло зженин объекта; на фиг, 3 - действие призмыполного внутреннего отражения. Устройство содержит чувствительный зле-мент 1 в виде рамки магнитоэлектрического щприбора, обладающей маятниковостью. На осирамки укреплейо плоское зеркало 2, Рамка1 находится в поле постоянного магнита 3.Приемо-передающая система, укрепленная наобъекте, состоит из источника 4 света, объек ютива 5, разделительной призмы 6 и координат.ного фотоприемника 7 (разрезного двухпло.щадочного фотодиода). Маятник выполнен свозможностью совершать колебания в вертикальной плоскости, Площадки фотоприемника у 1подключены через формирователи 8 ко входамтриггера 9, на выходе которого стоит стабилизатор 10 амплитуды импульсов, Затем сигналпоступает на вход цифрового вычислительногоустройства 11 и на вход электронного коммутатора 12, соединенных параллельно.Выход электронного коммутатора 12 соединен с рамкой 1 магнитоэлектрического при.бора.Устройство работает следующим образом,40При горизонтальном положении объекта(фиг. 2) рамка 1 соверщает колебания относительно вертикали.Если луч света от источника 4 попадает наодну из площадок фотоприемника, то сигналс этой площадки после усиления и формирования поступает на вход триггера 9, выходнойстабилизированный сигнал с которого воздействует на электронный коммутатор 12, который управляет током в рамке 1,При колебании рамки происходит освеще- ффнне одной или другой площадки фотонриемника и ток в рамке 1 изменяет направление,что изменяет направление поворота рамки исвязанного с ней зеркала 2.При этом временные интервалы отдельныхсостояний триггера т 1 й тз равны т 1 = т,причем величина среднего момента, приложенного к рамке, равна нулю. 1При наклоне объекта на угол с 1, происхо.дит смещение приемо-передающей системы относительно рамки,На рамку будет действовать момент от силы тяжестиР=Р Й ап а,где Р - вес рамки, обладающей маятниковостью,1 - расстояние от точки крепления доцентра тяжести рамки,При этом временные интервалы т, Ф тзНа оси маятника возникает механическиймомент, который поворачивает ось рамкина угол а,Величина угла наклона й может быть вычислена по формулеа = агсип -Тгде Т - период колебаний маятника,Эту зависимость решает цифровое вычислительное устройство время-импульсного типа,Для повышения чувствительности устройства между зеркалом 2 и фотоприемником 7введена разделительная призма б (призмаполного внутреннего отражения).Принца действия этой призмы сводитсяк следующему.Параллельный пучок лучей света надает наоснование стеклянной нриэмы б. Углы при ос.новании призмы равны критическому углуматериала, и, которого изготовлена призма.Вследствие этого все лучи, пацающие перпендикулярно основанию претерпевают полноевнутреннее отражение, Некоторое количествосвета проходит через боковые грани призмыи попадает на площадки фотоприемника 3(вслествие диффракции и хроматизма). Сигналы с обоих площадок одинаковы по величинеи противоположны по знаку, поэтому выходной сигнал равен нулю.Если луч света, падающий на основаниепризмы, отклоняется от нормали, то вследствие того, что угол падения на одной из гранейстановится меньше критического, энергия одного из преломленных пучков резко возрастает.При этом на выходе появляется сигнал.Высокая чувствительность устройства является следствием резкой зависимости отношения энергии преломленного пучка к энергиипадающего пучка от величины угла. падения,. Техническая эффективность предлагаемого уст.ройства состоит в возможности уменьшенияв три раза относительной погрешности измерения углов наклона объектов,Предлагаемое устройство позволяет автома.тически измерять углы наклона с ошибкой15" в диапазоне 2 при выдаче результа.тов в цифровом виде,5Формула изобретения 924505 Устройство для определения угна наклона объекта, содержащее чувствительный элемент в виде расположенной в поле постоянного магнита рамки магнитоэлектрического прибора, обладающей маятниковостью, на оси которой установлено зеркало, а на объекте укреплена приемо-передающая система, состоящая иэ источника света, находящегося в фокусе объеко хива, разделительной призмы, координатного фотоприемника, последовательно соединенного с триггером, электронного коммутатора и вычислительного устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности И 6измерения, в приемо-передающей системе разделительная призма выполнена в виде призмыс полным внутренним отражением, а выходытриггера подключены паришельно к вычислительному устройству и электронному коммута.тору через введенный в устройство стабилизаторамплитуды импульсов.Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 309240,кл. 6 01 С 9/36, 10.11.70.2, Авторское свидетельство СССР У 34314,кл. 6 01 С 9/06, 26.10.70.3. Авторское свидетельство СССР Иф 105471,кл. 6 01 С 9/12, 07.10.54 (прототип).924505 ФЬе Составитель Л, КолюбакинаРедактор М, Лысогорова Техред М.Надь. Корректор М. Демчик о П "Патент", г. Ужгород, ул. П акаэ 280157 ВНИИПИ 1 осуда по делам иэо 113035, Москва, Тираж 614рственного комитета СССретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5