Преобразователь углов наклона объекта (его варианты)

О П И С А Н И Е и 994914ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советски кСоциапиетиииееиихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУкв делам лзебретелкк к втерытяйДата опубликования описания 07.02.83 Г(51 т) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТА.Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения наклона объектов относи.5 тельно горизонта.Известны контактные преобразователи углов наклона, позволяющие проводить скаларные измерения изменения углов наклона объекта относительно що горизонта. Чувствительным элементом в этом преобразователе является шар, перемещающийся внутри полусферы и замыкающий при этом контактные пластинки, расположенные на полусфере 13. ы 5 Недостатком таких преобразователей является низкие чувствительность и надежность измерений.Известен пространственный сигна о лизатор угла наклона, содержащий маятниковый чувствительный элемент в виде металлического шара, рассеивающего электромагнитную энергию и умень 2шающего коэффициент взаимоиндукции между контурной катушкой и катушкой обратной связи, включанных в цепь автогенератора.Недостатком данного преобразователя является низкая его чувствитель-. ность и точность измерения. Это объяс,- няется тем, что маятниковый чувстви-. тельный элемент перемещается в резко различающихся по своей однородности и интенсивности электромагнитных полях.Наиболее близким к изобретению является устройство для определения измерения углов наклона объекта, в котором маятник из ферромагнитного материала размещен внутри обмотки катушки индуктивного преобразователя, включенной в цепь измерительного авто- генератора 2 1Недостатком преобразователя является невозможность измерений с его помощью скалярных изменений углов наклона объекта относительно горизонта3 99491"Целью изобретения является высокоточное измерение скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта,Указанная цель достигается тем, 5 что в преобразователе углов наклона объекта по первому варианту, содержащем корпус, маятник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индук тивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного авто- генератора, одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, цто осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а маятник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцевой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определяется максимально измеряемым углом наклона, причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности, З 0 а осевая длина катушки индуктивности связана с диаметром шара соотношением3 2 Ош.В преобразователе углов наклона35 объекта по второму варианту, содержащем корпус, маятник в виде металлического цилиндра, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена вцепь высокоцастотного измерительного автогенератора, в котором одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а середина одной из тор 50 цовых поверхностей цилиндрического маятника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до нижней цасти боковой поверхности цилиндра определяется максимально измеряемым углом наклона, причем середины осевых длин цилиндра и катушки индуктивности совпадают друг с другом, а осевая длина катушки индуктивности связана с осевой длиной цилиндра соотношением Щ) 2На фиг.1 изображена принципиальная схема конструкции преобразователя с шаровым маятником, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображена принципиальная схема конструкции преобразователя с цилиндрическим маятником, вид сбоку; на фиг,4- то же, вид сверху; на фиг.5 изображена блок-схема электронного измерительного преобразователя, в цепь которого включены предлагаемые преобразователи углов наклона; на фиг.б даны математические соотношения, описывающие взаимодействие шарового маятника с электромагнитным полем катушки индуктивности,Преобразователь ( фиг.1 и 2 ) содержит основание корпуса 1, в которомукреплена одна из торцовых сторонкаркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, что осевая направляющая Х-Х катушки индуктивности 3перпендикулярна поверхности основаниякорпуса 1 преобразователя. Маятник 4в виде металлического шара подвешенна нити 5, другой конев которой укреплен в центре Р второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3на опорной пластине 6, расположеннойна каркасе 2 катушки индуктивности 3.Расстояние д от внутренней поверхносоти каркаса 2 катушки индуктивности 3до поверхности шара 4 определяетсямаксимально измеряемым углом наклона.Центр 0 шара 4 совпадает с серединойосевой длиныкатушки индуктивности 3. Осевая длина 5 к катушки индуктивности 3 связана с диаметром О, шара 4 соотношением к 0 2 Ош,Преобразователь (фиг.3 и 4) содержит основание корпуса 1, в которомукреплена одна из торцовых сторон,каркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, цто осевая направляющая Х-Х катушки индуктивности 3перпендикулярна поверхности основания корпуса 1 преобразователя. Маятник 7 в виде металлического цилиндраподвешен на нити 5, другой конец которой укреплен в центре Р второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3 на опорной пластине б.,994914 бформула изобретения 50 5расположенной на каркасе 2 катушкииндуктивности 3,Катушка индуктивности 3 включенав задающий колебательный контур управляемого высокочастотного автогенератора 8, являющегося . составнойчастью электронного измерительногопреобразователя (фиг.5). Опорный автогенератор 9 и управляемый автогенератор 8 через схему 10 смешения-час Отот, фильтр 11 нижних частот и усилитель-формирователь 12 подключены к .частотомеру 13.Преобразователь углов наклона(1 и 2) работает следующим образом . 15(принцип работы обоих преобразователей одинаков).В горизонтальном положении преобразователя (угол наклона Ч =О)центр 0 шара 4 совпадает с серединой 20осевой длины катушки индуктивности 3.При этом выходная частота Г.1 управляемого высокочастотного автогенератора8 равна выходной частоте 2 опорногоавтогенератора 9 Вычитая эти частоты 25в блок-схеме (фиг.5), получаем на индикаторе частотомера 13 нулевое значение частоты, соответствующее горизонтальному положению преобразователяуглов наклона ( переходя от сферичес- ЗОкой системы координат к цилиндрической, можно получить выражения дляцилиндрического маятника),При наклоне объекта в любую изсторон относительно горизонта проис- З 5ходит уменьшение импеданса катушкииндуктивности, определяемое в соответствии с выражением(фиг,б). Приэтом происходит увеличение выходнойчастоты Г управляемого автогенера1тора 8, Вычитая частотыи Г автогенераторов 8 и 9, получаем на индикаторе частотомера 13 частоты, соотвествующие определенному углу наклона объекта относительно горизонта. 45 Экспериментальные исследованияподтвердили возможность измеренияскалярных изменений углов наклона. Технико-экономический эффект от применения предлагаемого преобразователя углов наклона заключается в простоте конструктивного исполнения55 преобразователя, высокой точности и чувствительности проводимых с его помощью измерений скалярных изменений углов наклона объектов. 1, Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, маятник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена, в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, о т л и" ч а ю щ и й с я тем, что, с целью высокоточного измерения скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта,. в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая катушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а маятник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определяется максимально измеряемь 1 м углом наклона, причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности, а осевая длина катушки индуктивности не менее двух диаметров шара. 2. Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, маятник в виде металлического цилиндра, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный. в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастоткого измерительного автогенератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью высокоточного измерения скалярного изменения углов наклона объекта относительно горизонта, в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осевая направляющая ка" тушки индуктивности перпендикулярна поверхности основания корпуса преобразователя, а середина одной из торцовых поверхностей цилиндрического маятника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее расстояние от внутренней поверхности7 994914 8 каркаса катушки индуктивности до ниж- Источники информации, ней части боковой поверхности цилинд- принятые во внимание при экспертизе ра определяется максимально измеряемым углом наклона, причем середины1. Авторское. свидетельство СССР осевых длин цилиндра и катушки индук Ю 221329, кл. С 01 С 9/12, 01.02.71. тивности совпадают друг с другом, а. . 2., Авторское свидетельство СССР осевая длина катушки индуктивности йф 5 б 38 б 6, кл. С 01 С 9/12, 02,05.73 не менее двух осевых длин цилиндра, (прототип).994914 Составитель В,ДроздовРедактор Н.Пушненкова Техред М. Надь Корректор М,Шаро каз 625 о иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Гос по делам113035, Мос Тираж 600 дарственн изобретенва, М,г й Р Подпомитета СССоткрытийская наб.,