Устройство для измерения величины и направления угла наклона

СООЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 80 9) С 9/ б Я Е ИЗОБРЕТЕНИВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИС АВТОРСНЭ ИИЛОНАдо ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского, проектно-конструкторского и технологического института источников тока(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 558152, кл. 6 01 С 9/36, 04,06.75.2. Патент США Р 4023278,кл. 6 01 С 9/20, опублик. 1977.3, Патент США Р 3164023,кл. 0 01 С 9/20, опублик, 1975.4. Авторское свидетельство СССР9 452749, кл. С 01 С 9/36, 21.08.72(54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНВЕЛИЧИНЫ И НАПРАВЛЕНИЯ УГЛА НАКОБЪЕКТА, содержащее полыйшар,половины наполненный электропроводной жидкостью, и размещенные в нейэлектроды в виде шаровых сегментов,включенные в измерительную схему,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, оно снажено дополнительно полым шаром сэлектропроводной жидкостью и шаровыми сегментами-электродами, аналогичными по выполнению основным, причем в каждом из шаров помещена параэлектродов, развернутая на 90 ф относительно другой пары, а все шаровыесегменты имеют угол раскрыва, равный124,8 О.1038805Изобретение относится к контроль- тельнуюю схему, снабжено дополнино-измерительной технике и служит тельнодля измерения величины и направле- вод ойполым шаром с элект оп оР рния углов наклона объектов.дно жидкостью и ша овд о р ыми сегментами-электродами, аналогичнымиИзвестны устройства для определе- по выполнению основным и иния пространственного положен ия5в каждом изн ю основным, причемобъекта со е жшаров помещена параованныа ернутая нардержащие по два ориенти- шаровых электродов р звх ортогонально друг относи о относительно гой ительно друга датчика со друго пары, а вседруга датчика сферического шаровые сегменты имеют угол раскрытипа с парами электродов в каждой, ва, равный 124,8смачиваемые элект оп овор р дящей жид- )О На фиг.1 приведена схема устройсткостью, сопротивления которых либо ва, вид сверху; на фиг-,2 - сфе ая столбов жидкости между одной из частей устройства; наиг-, - с ераэлектродами линейно изменяются при фиг.3 - принципиальная схема устройизменениях углов наклона1 ) и (21, ства на фиг.4 - шкала.Недостатком укаэанных устройств 15 Устройство (фиг,1) сявляется ог аничеиг. содержит пояемых гичных электРраниченный диапазон изме- лый шар 1 с парой симметричнуглов наклона, а также боль- родов 2 и 3, второй шар 4 со своейшая погрешность измерения величины парой электр 5 6одов и , развернутойи направления угла наклона. на 90 о относителотносительно первой парыИзвестны датчики наклона сфери- электродов, генератор 7 опорных сического типа, выполненные в виде нусоидальных сигналов и регистрируюдвух сообщающихся торои,альных тру- щее устройство 8, Полые шары 1 и 4бок, развернутых друг относительно заполнены до половины электролитом9. Электроды выполнены в виде вертиртутью, находящейся в контакте собщим элект о ом.25кально расположенных с , бных сегментов,. обо щим электродом. Остальная часть разованных дугами большого круга итрубок заполнена электролитом с со- углом раскрыва 124,8противлением, большим чем у ртути. Устройство работает следующимВнутрь трубок вмонтированы электро- образом.ды. В горизонтальном положении элект В горизонтальном положении площарическая проводимость между общим 30 ди электродов, смачиваемые электроэлектродом и остальными четырьмяэлектродами одинакова. При наклонах следовательно, и снимаемый сигналртуть перемещается, при этом изме- равен нулю. Шар (фиг.2) схематич скн тся электрическая проводимостьяе представляет один из датчиков сческимежду электродами, и дает информацию 35 электродом, образованным вертикаль-о величине и направлении угла накло- ными дугами 10 и 11 б ольшого кругас углом раскрыва. Дуга 12 делитданное устройство имеет ограничен- электрод пополам и повернута на уголный диапазон измеряемых углов накло- Ч относительно нулевого направленияна и большую погрешность измерения 40 наклона датчика. Второй симметричвеличины и направления углов наклона. ный электрод на чертеже не показан.Кроме того, диапазон измеряемых уг- у - вертикальная ось датчика; У -лов наклона ограничен сектором в ось датчика после его наклона,наосновании датчика, заполненным угол о(,; Ч- угол направления накртутью.лона.Наиболее близким по технической Сечение АВ В определяет уровеньсущности и достигаемому эффекту к электролита, сечение АВВ - грани-предлагаемому является устройство для цу смачиваемости шара после наклона.граниизмерения величины и направления Из рассмотрения прямоугольныхугла наклона, содержащее полый шар, сферических треугольников АВВидо половины заполненный электропро 50АВВ (углы В и В равны 90 а угол1 а уголводной жидкостью, и преобразователь А =о находим изменение смачиваемойомического типа с электродами в виде электролитом площади электрода пришаровых сегментов, погруженных до наклоне датчика на угол о( и поворотеполовины в электропроводную жидкость его на угол Ч, равное разностии включенных в измерительную схему 55 площадей прямоугольных треугольниковГ 43,Цель изобретения - повышение точ- Ж = гс созсоз Чъ+ - з 1 по(-се ссозсоз 1-Й2/ности измерения величины и направлеоз -цния угла наклона.1 и Ы,(1)Поставленная цель достигается 60 где ЬЬ - изменение площади электротем, что устройство, содержащее по- да;лый шар, до половини заполненный - радиус сферы.электропроводной жидкостью, и разме Изменение смачиваемой электролищенные.в ней электроды в виде шаро- том площади симметричного электрода,вых сегментов, включенные в измери- повернутого на угол 180 о, опреде 4(6 д 2 Рд Пие 1 ПХ91 амплитудные значения сигналов,гналов Оах и Оа на стройсвва получаем положение которого личину Ы,и направлена датчика де Оах эл пу Приегистра экраарактеие угл одаче срующиее пятноизует вЧ накл лектродов в Р, 2Ю.свпс(сссссввпсВс-впй.пссссввпМ.-)впвВ) .р(вс21 аГСС 0 5111 0- 01 п ГС 005 5111 Ь - /5111 с 6-аГссо 5 МУ 1 9- 51 ЫЮР 1, И.м+ - РьК-сГссовс 059- - Р 1110( (11)от круговой шкалы в полярной системе 45 координат не более чем на 0,9 вдиапазоне углов наклона .0-800, аашкала прототипа в указанном диапазо.не углов имеет существенные отличияот круговой - до 27,6.Таким образом, устройство имеетбольшую точность измерений: наприМер, при наклоне в 45 погрешностьизмерения величины и направленияонаклона не превышает 013ременные;я, выбираемаяти погрешности нию углов накнаходят угол погрешности наклона минигде Ы и Ч - текущие п З- величина постоянн из условия минимально по величине и направл лона. Методом итерацн =124180, при котором по углу и направлению мальны.Шкала (фиг.4) пост татам вычислений. Как предлагаемого устройс роена по резульвидно, шкалатва отличается ляется таким же выражением, но с противоположным знаком.Для второго датчика, повернутогоо относительно первого на угол 90 изменение площади электрода д 52 может быть представлено следующим вы ражением:Д 5 = Г ЬГСС 055111 Ч+-(51110-аГСС 0551 ЬЧ)в/ Р 1г Р 2)Х 5 П СС10 Соответственно, для симметричного электрода изменение площади аналогично, но со знаком минус.Принципиальная схема устройства аналогична приведенной на .фнг.З, ве- (5 личины й 1, Р , й и й 4 - сопротивления четырех электродов датчиков при их горизонтальном положенииСопротивления эти одинаковы и равны Р Изменение смачиваемой электролитом площади электрода дЗ приводит к изменению сопротивления дйв равномууа у Ра5+д Б В 5+дВ25 где 3 - расстояние между ектродоми сферическим кор сом датчика 1Я - удельное сопротивление электролита.Значения проводимостей э для описываемого устройстваО Гс(= О +(вах 21 =1 (61Э Э5-д 5Ч - - (1)4 Р +ДО рдолагая, что входное сопротивлесхемы индикации й,Ъ) й , получим- а ГС 005 СО 5 Ж - 51 ПС ЮГСС 05 С 05 всЮ- - ) 5111 о(5111 и 1 =О 51 п 1 о 1(э)-35, Рауш Подписо комитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5