NL8500817A

NL8500817A - Electro-optical level for testing horizontals and verticals - has semiconductor plate to detect deflection of light guide in column of liquid

Info

Publication number: NL8500817A
Application number: NL8500817A
Authority: NL
Original assignee: Nieaf Smitt B V
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1986-05-01

Abstract

The top of the device contains a light source (8), which is focussed by a lens (9) onto the upper end (10) of the light guide (11). The guide is supported by a horizontal plate (12) which seals the column of liq. below it. Near the lower end of the guide (14) is a weight (13), which will displace the spot of light from the central position on the detector plate (1) if the device is not vertical. The detector plate is a single semiconductor with two pairs of electrodes at right angles to each other along the edges of the plates. They are connected (5) to an electronic imbalance detector circuit. Another version of the devices relies on detecting displacement of a meniscus on top of a cylindrical liq. container.

Description

·» 'VΛ 4 , Lx 85 5024 Mm/Tg *· »'VΛ 4, Lx 85 5024 Mm / Tg *

Toestel voor het bepalen van een standafwijking van een lichaam ten opzichte van de vertikale of horizontale richting.Apparatus for determining a position deviation of a body with respect to the vertical or horizontal direction.

De uitvinding heeft betrekking op een toestel voor het bepalen van een standafwijking van een lichaam ten opzichte van de vertikale of horizontale richting, omvattende een met dit lichaam te verbinden drager, die de bewegingen van dit lichaam volgt, een 5 onder invloed van de zwaartekracht ten opzichte van deze drager beweegbaar onderdeel, en middelen voor het bepalen van de stand van dit onderdeel ten opzichte van de drager. Toestellen van deze soort zijn reeds zeer lang bekend, en wel in de vorm van een schietlood of waterpas, die dienen voor het instellen van een gewenste verti-10 kale of horizontale stand. De aflezing van een dergelijk toestel geschiedt door vergelijking van de stand van tenminste een deel van het vrij beweegbare onderdeel, zoals een ophangdraad bij een schietlood of het grensvlak tussen een vloeistof en een gasbel bij een waterpas, en een met het in te stellen lichaam verbonden gedeelte, 15 bijvoorbeeld een tegenover het uiteinde van het schietlood geplaatst richtpunt resp. merktekens op een waterpasbuis.The invention relates to a device for determining a position deviation of a body with respect to the vertical or horizontal direction, comprising a carrier to be connected to this body, which follows the movements of this body, a force under the influence of gravity movable part relative to this carrier, and means for determining the position of this part relative to the carrier. Devices of this type have been known for a very long time, in the form of a plumb line or spirit level, which serve to set a desired vertical or horizontal position. The reading of such a device is made by comparing the position of at least part of the freely movable part, such as a suspension wire at a plumb line or the interface between a liquid and a gas bubble at a spirit level, and a body connected to the body to be adjusted. portion, for example an aiming point resp. marks on a spirit level tube.

De nauwkeurigheid van dergelijke bekende toestellen hangt af van de afmetingen van het toestel, zoals de lengte van het op-hangkoord van een schietlood of de lengte van een waterpasbalk, ter-20 wijl de gevoeligheid o.a. door de demping van het beweegbare lichaam wordt bepaald.The accuracy of such known devices depends on the dimensions of the device, such as the length of the suspension cord of a plumb line or the length of a level bar, while the sensitivity is determined, inter alia, by the damping of the movable body.

Dergelijke in de regel met het oog te verrichten bepalingen zijn echter voor vele doeleinden te onnauwkeurig, terwijl dergelijke toestellen niet geschikt zijn om in een automatisch regelstelsel 25 te worden opgenomen. Er is dan ook reeds lang gepoogd de aflezing van dergelijke toestellen eenvoudiger en nauwkeuriger te maken.However, such provisions to be made visually as a rule are too imprecise for many purposes, while such devices are not suitable for incorporation into an automatic control system. It has therefore long been attempted to make the reading of such devices simpler and more accurate.

Wanneer bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van een geleidende vloeistof zoals kwik, kunnen elektrische contacten worden gebruikt, doch ook een dergelijke meting is niet zeer nauwkeurig, in het bijzonder 85 00 8 1 7 - 2 - wegens de aanwezigheid van de vloeistofmeniscus en vonkverschijnse-len. Optische metingen kunnen nauwkeuriger zijn, doch de nauwkeurigheid wordt beperkt door het feit, dat foto-elektrische omzetters moeten worden gebruikt, waarvan het scheidingsvermogen door de af-5 metingen ervan wordt begrensd.For example, when using a conductive liquid such as mercury, electrical contacts can be used, but such a measurement is also not very accurate, in particular due to the presence of the liquid meniscus and spark phenomena. Optical measurements may be more accurate, but the accuracy is limited by the fact that photoelectric converters must be used, the resolution of which is limited by their dimensions.

Er bestaat thans een zeer grote behoefte aan dergelijke toestellen, die op zeer nauwkeurige en snelle wijze standafwijkingen ten opzichte van de vertikaal of horizontaal kunnen bepalen, o.a. bij het opbouwen van zeer grote staalconstructies, i.h.b. boor-10 eilanden en dergelijke, en soortgelijke toepassingen. Dergelijke toestellen moeten bij voorkeur geringe afmetingen hebben, en nochtans zeer nauwkeurig zijn.There is currently a very great need for such devices, which can determine position deviations from the vertical or horizontal in a very accurate and rapid manner, e.g. when building very large steel structures, in particular drill-10 islands and the like, and similar applications. Such devices should preferably be small in size and yet be very accurate.

De uitvinding beoogt een dergelijk toestel te verschaffen, dat aan deze eisen voldoet.The object of the invention is to provide such a device that meets these requirements.

15 Daartoe heeft het toestel volgens de uitvinding als ken merk, dat de drager is voorzien van een stralingsbron, die een stra-lingsbundel naar een eveneens met de drager verbonden vlakke foto-elektrische omzetter met zijdelings foto-effect kan richten, die is ingericht om aan elektrodeparen met het invalspunt van de straling 20 overeenkomende stromen te leveren, waarvan de sterkten omgekeerd evenredig zijn met de afstanden tussen het invalspunt en de desbetreffende elektrode van het paar, en dat het beweegbare onderdeel is ingericht om de door de bron uitgezonden straling zodanig te beïnvloeden, dat op de omzetter een stralingsvlek wordt gevormd, waar-25 van de ligging ten opzichte van de elektroden overeenkomt met de stand van dit onderdeel ten opzichte van de drager.To this end, the device according to the invention is characterized in that the carrier is provided with a radiation source, which can direct a radiation beam towards a flat photoelectric converter with a lateral photo effect which is also connected to the carrier and which is adapted to supply currents corresponding to electrode pairs with the incident point of the radiation 20, the strengths of which are inversely proportional to the distances between the incident point and the respective electrode of the pair, and that the movable part is adapted to absorb the radiation emitted by the source. influence that a radiation spot is formed on the converter, the position of which with respect to the electrodes corresponds to the position of this part with respect to the carrier.

Dergelijke foto-elektrische omzetters zijn bekend uit het proefschrift van D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft (1982), waarnaar kan worden verwezen.Such photoelectric converters are known from the thesis of D.J.W. Noorlag, "Lateral Photo-Effect Position-Sensitive Detectors", Delft (1982), which may be referred to.

30 In het bijzonder kunnen daarbij twee onderling loodrechte elektrodenparen worden gebruikt, zodat de plaats van het invalspunt in twee coördinaatrichtingen kan worden bepaald. Een dergelijke omzetter verschaft een zeer nauwkeurige bepaling van het zwaartepunt van 85 0 0 8 1 7 - 4 - 3 - een stralingsvlek, terwijl, daar de halfgeleider doorlopend is, een doorlopende meting wordt verkregen, dit in tegenstelling tot het geval van een aantal onderling gescheiden en naast elkaar geplaatste foto-elektrische onderdelen.In particular, two mutually perpendicular electrode pairs can be used, so that the location of the incident point can be determined in two coordinate directions. Such a converter provides a very accurate determination of the center of gravity of 85 0 0 8 1 7 - 4 - 3 - a radiation spot, while, since the semiconductor is continuous, a continuous measurement is obtained, in contrast to the case of a number of mutual separated and juxtaposed photoelectric parts.

5 Een eerste uitvoeringsvorm van het toestel volgens de uit vinding, waarbij het beweegbare onderdeel een aan een draad opgehangen gewicht omvat, heeft als kenmerk, dat de drager een buisvormige mantel omvat, waarin de stralingsbron en eventueel een lens, en de dwars op de as van deze mantel opgestelde omzetter zijn opge-10 nomen, en dat het beweegbare onderdeel de van de bron uitgaande bundel kan afbuigen.A first embodiment of the device according to the invention, wherein the movable part comprises a weight suspended on a wire, is characterized in that the carrier comprises a tubular jacket, in which the radiation source and optionally a lens, and transversely to the axis transducer disposed from this jacket are included, and the movable member is capable of deflecting the beam emanating from the source.

Zn het bijzonder wordt de ophangdraad voor het gewicht door een stralingsgeleidervezel gevormd, waarvan het vaste uiteinde de uit de bron tredende straling kan opnemen, terwijl het vrije uit-15 einde tegenover de omzetter is gelegen. Bij een andere uitvoering daarvan wordt het beweegbare onderdeel gevormd door een in de mantel op te nemen vloeistofmassa, waarvan het oppervlak naar de bron en ƒ de omzetter is gericht, en wel zodanig, dat de van de bron afkomstige straling rechtstreeks dan wel onder tussenplaatsing van een deel-20 spiegel door dit oppervlak naar de omzetter wordt teruggekaatst.In particular, the weight suspension wire is formed by a radiation conductor fiber, the fixed end of which can receive the radiation emitting from the source, while the free end is opposite the converter. In another embodiment thereof, the movable part is formed by a liquid mass to be received in the jacket, the surface of which is directed towards the source and the converter, such that the radiation emanating from the source is directly or interposed. a part-20 mirror is reflected back to the converter through this surface.

De inwendige ruimte van de mantel rond het beweegbare onderdeel wordt bij voorkeur met een dempende vloeistof gevuld.The inner space of the jacket around the movable part is preferably filled with a damping liquid.

Een tweede uitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding, waarbij het beweegbare onderdeel wordt gevormd door een in 25 een gesloten holte van de drager opgenomen vloeistofmassa, die deze holte met uitzondering van een met een lichtere stof gevulde bel vult, heeft als kenmerk, dat deze holte zodanig ten opzichte van de lichtbron en de omzetter is opgesteld, dat de van de bron uitgaande straling door de vloeistof, die de straling tenminste aanmerkelijk 30 absorbeert, wordt afgeschermd, doch door de bel naar de omzetter wordt doorgelaten.A second embodiment of the device according to the invention, wherein the movable part is formed by a liquid mass contained in a closed cavity of the carrier, which fills this cavity with the exception of a bubble filled with a lighter substance, characterized in that it The cavity is arranged relative to the light source and the converter such that the radiation emanating from the source is shielded by the liquid, which absorbs the radiation at least considerably, but is transmitted through the bubble to the converter.

Daarbij kan de bel met een tweede vloeistof zijn gevuld, / die niet met de eerste vloeistof mengbaar is, en een smeermiddel 8500817 _— -* *« .-1 \ - 4 - daarvoor vormt. In het geval van kwik als eerste vloeistof kan bijvoorbeeld zwavelzuur als tweede vloeistof worden gebruikt. Daardoor kunnen hysteresiseffecten in de beweging van de eerste vloeistof aanmerkelijk worden verminderd, waardoor een onnauwkeurigere en wel-5 licht ook snellere standbepaling kan worden verkregen.The bubble can herein be filled with a second liquid, which is not miscible with the first liquid, and forms a lubricant 8500817 for this purpose. In the case of mercury as the first liquid, for example, sulfuric acid can be used as the second liquid. As a result, hysteresis effects in the movement of the first liquid can be considerably reduced, whereby a more inaccurate and also slightly faster position determination can be obtained.

De voornoemde holte is bij voorkeur torusvormig, teneinde standafwijkingen van 360° en meer te kunnen vaststellen, in welk geval de door de bron uitgezonden bundel een cylinder- of kegelvormige bundel is, die de omzetter volgens een cirkel snijdt.The aforementioned cavity is preferably toroidal, in order to be able to detect position deviations of 360 ° and more, in which case the beam emitted by the source is a cylindrical or conical beam which cuts the converter in a circle.

10 De drager kan voorts van een mechanische triller worden voorzien, teneinde het lossen van de vloeistof van de wand te vergemakkelijken.The carrier can further be provided with a mechanical vibrator, in order to facilitate the release of the liquid from the wall.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: 15 fig. IA en B een schematische doorsnede resp. aanzicht van een omzetter met zijdelings foto-effect, die een wezenlijk bestanddeel van het toestel volgens de uitvinding vormt; fig. 2 en 3 doorsneden van twee verschillende uitvoeringen van een eerste uitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvin-20 ding; en ' fig. 4A en B een schematische doorsnede van een tweede uit voeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding resp. een aanzicht van een onderdeel daarvan.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing; herein: Figs. 1A and B show a schematic section, respectively. view of a transducer with lateral photo-effect, which is an essential part of the device according to the invention; Figures 2 and 3 are cross sections of two different embodiments of a first embodiment of the device according to the invention; and Figures 4A and B show a schematic cross-section of a second embodiment of the device according to the invention, respectively. a view of a part thereof.

In fig. 1 en 2 is een foto-elektrische omzetter afgebeeld, 25 die een wezenlijk onderdeel van het toestel volgens de uitvinding vormt. Deze omzetter bestaat uit een halfgeleiderplaatje 1, waarin ' nabij het vooroppervlak een ondiep gebied 2 van tegengestelde gelei- dingsvorm is gevormd, waarvan het geleidingsvermogen groter is dan dat van het plaatje 1. Het plaatje bestaat bijvoorbeeld uit n-30 geleidend silicium, waarin door doping een p-geleidend gebied 2 is gevormd. Tussen het gebied 2 en het plaatje 1 bevindt zich een pn-overgang, die zich evenwijdig aan het vooroppervlak uitstrekt. De zijgedeelten van deze overgang zijn naar het vooroppervlak afgebogen, 8500817 Λ - 5 - en snijden dit.Figures 1 and 2 show a photoelectric converter, which forms an essential part of the device according to the invention. This converter consists of a semiconductor wafer 1, in which a shallow region 2 of opposite conducting shape is formed near the front surface, the conductivity of which is greater than that of the wafer 1. The wafer consists, for example, of n-30 conductive silicon, in which doping a p-conductive region 2 is formed. Between the region 2 and the wafer 1 there is a pn junction which extends parallel to the front surface. The side parts of this transition are bent to the front surface, 8500817 Λ - 5 - and cut this.

Zoals uit fig. 2 blijkt, zijn twee elektrodenparen 3a resp. 3b op het vooroppervlak van het plaatje 1 aangebracht, waarbij het eerste stel 3 a met de drager, en het andere stel 3 b met het gebied 5 2 van tegengestelde geleidingsvorm in aanraking is, terwijl de elektroden van een paar onderling evenwijdig zijn gericht. Een bijkomende elektrode 4 dient om een in de keerzirr gerichte voorspanning aan de pn-overgang aan te. leggen. Daarbij ontstaat een verarmingsgebied, dat althans nagenoeg geheel in het plaatje 1 is gelegen, zodat het 10 gebied 2 een weerstandslaag met vaste dikte vormt.As can be seen from Fig. 2, two electrode pairs 3a and 4a, respectively. 3b is applied to the front surface of the wafer 1, the first set 3a in contact with the support, and the other set 3b in contact with the region 2 of opposite conductive shape, while the electrodes of a pair are parallel to each other. An additional electrode 4 serves to apply a bias directed bias to the pn junction. to lay. This creates a depletion region, which is located at least almost entirely in the plate 1, so that the region 2 forms a resistance layer with a fixed thickness.

Het gebied 2 is zo dun, dat de invallende straling het voor-noemde overgangsgebied kan bereiken, waarbij dan ladingdragers worden voortgebracht, die evenwijdig aan de overgang naar de elektroden 3 bewegen. Het is gebleken, dat de door met de elektroden 3 ver-15 bonden leidingen 5 vloeiende stromen een sterkte hebben, die omgekeerd evenredig is met de afstanden tussen het zwaartepunt van een invallende stralingsvlek 6 en de desbetreffende elektroden. Met twee paar elektroden 3 kan de ligging van de vlek 6 in twee coördinaat-richtingen worden bepaald.The region 2 is so thin that the incident radiation can reach the aforementioned transition region, producing charge carriers which move parallel to the transition electrodes 3. It has been found that the currents flowing through lines 5 connected to the electrodes 3 have a strength which is inversely proportional to the distances between the center of gravity of an incident radiation spot 6 and the electrodes concerned. The location of the spot 6 in two coordinate directions can be determined with two pairs of electrodes 3.

20 De leidingen 5 dienen met een vezwerkingsketen te worden verbonden, waarin deze stroomsterkten kunnen worden gemeten en de verhoudingen daartussen kunnen worden bepaald, waarbij zonodig de daaruit afgeleide coördinaten nog kunnen worden omgerekend. Het zal duidelijk zijn, dat de aldus verkregen coördinaatwaarden des te 25 nauwkeuriger zijn, naarmate de stralingsvlek 6 kleiner en scherper bepaald is.The lines 5 must be connected to a fiber circuit in which these currents can be measured and the ratios between them can be determined, and if necessary, the coordinates derived therefrom can still be converted. It will be clear that the coordinate values thus obtained are all the more accurate the smaller and sharper the radiation spot 6 is determined.

Fig. 2 en 3 tonen twee uitvoeringen van een eerste hoofduitvoeringsvorm volgens de uitvinding.Fig. 2 and 3 show two embodiments of a first main embodiment according to the invention.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 2 omvat een gesloten buis 30 7. Nabij het ene uiteinde ervan is een stralingsbron 8 in de buis 7 geplaatst, bijvoorbeeld een stralingsdiode, die straling van een geschikte frequentie kan uitzenden. De uitgezonden straling wordt door een lens 9 of dergelijke naar het eindvlak 10 van een stralings- 85 0 0 8 17 - 6 - -·, , * ‘ geleidingsvezel 11 verdicht. Het desbetreffende uiteinde van de vezel 11 is daarbij in een dwarsschot 12 ingeklemd, dat het eindvlak 10 vrijlaat. De lens 9 kan eventueel ook worden weggelaten.The embodiment according to Fig. 2 comprises a closed tube 30. Near one end thereof, a radiation source 8 is placed in the tube 7, for example a radiation diode, which can emit radiation of a suitable frequency. The emitted radiation is densified by a lens 9 or the like to the end face 10 of a radiation conductor fiber 11. The relevant end of the fiber 11 is thereby clamped in a transverse partition 12, which leaves the end surface 10 free. The lens 9 can optionally also be omitted.

Nabij het andere uiteinde van de vezel 11 is een gewicht 13 5 aangebracht, waarbij de vezel 11 in de langssymmetrieas van het gewicht 13 is gelegen. De vezel 11 vormt samen met het gewicht 13 een slinger of schietlood.A weight 13 is arranged near the other end of the fiber 11, the fiber 11 being located in the longitudinal axis of symmetry of the weight 13. The fiber 11, together with the weight 13, forms a pendulum or plumb bob.

Het eindvlak 14 van de vezel 11 is vrij, zodat de straling, die van de bron 8 afkomstig is, uit de vezel 11 kan treden. Deze 10 straling valt daarbij in op een vlakke omzetter 1 van de in fig. 1 en 2 getoonde soort, die dwars op de langsas van de buis 7 is gericht.The end face 14 of the fiber 11 is free, so that the radiation coming from the source 8 can emanate from the fiber 11. This radiation is incident on a flat converter 1 of the type shown in Figs. 1 and 2, which is oriented transversely to the longitudinal axis of the tube 7.

De grootte van de op de omzetter 1 invallende stralings-vlek hangt daarbij af van o.a. de middellijn van de vezel 11. Zono-15 dig kan aan het uiteinde 14 van de vezel nog een bijkomende bunde-lingslens worden aangebracht om de scherpte van de stralingsvlek te verbeteren.The size of the radiation spot incident on the converter 1 depends on, inter alia, the diameter of the fiber 11. If necessary, an additional bundling lens can be provided at the end 14 of the fiber to ensure the sharpness of the radiation spot. to improve.

Teneinde de slingeringen van het gewicht 13 te dempen, kan de inwendige ruimte 15 van de buis 7 rond dit gewicht met een ge-20 schikte viskeuze vloeistof worden gevuld.In order to damp the oscillations of the weight 13, the inner space 15 of the tube 7 can be filled around this weight with a suitable viscous liquid.

Fig. 3 toont een andere uitvoeringsvorm van dit toestel, waarin onderdelen, die met onderdelen van het toestel van fig. 2 overeenkomen, van dezelfde verwijzingsgetallen zijn voorzien.Fig. 3 shows another embodiment of this device, in which parts corresponding to parts of the device of FIG. 2 are provided with the same reference numerals.

Dit toestel omvat weer een buis 7, waarin aan een uiteinde 25 een stralingsbron 8 met een bundelingslens 9 is geplaatst. Voor de lens 9 is nu een diafragma 10' aangebracht, dat een smalle bundel doorlaat, die naar het oppervlak van een aan het tegenoverliggende einde van de buis 1 gelegen kwikplas 16 is gericht. In de bundel is een deelprisma 17 opgesteld, dat de door de kwikplas 16 terugge-30 kaatste straling zijdelings afbuigt naar een zijbuis 18, waarin een lens 19 is aangebracht, die een scherpe stralingsvlek op een aan het uiteinde van deze zijbuis 18 opgestelde omzetter 1 vormt.This device again comprises a tube 7, in which a radiation source 8 with a bundling lens 9 is placed at one end. A diaphragm 10 'is now arranged in front of the lens 9, which allows a narrow beam to pass through to the surface of a mercury puddle 16 located at the opposite end of the tube 1. A sub-prism 17 is arranged in the beam, which deflects the radiation reflected by the mercury puddle 16 laterally to a side tube 18, in which a lens 19 is arranged, which has a sharp radiation spot on a converter 1 arranged on the end of this side tube 18 forms.

De stand van het kwikoppervlak 16 is steeds ongeveer hori- 8500817 ( I a - 7 - zontaal, zodat de plaats van de stralingsvlek op de omzetter 1 zal afhangen van de stand van de buis 7 ten opzichte van de vertikaal. Zonodig kan weer de ruimte 15 boven het kwik 16 met een daarmede niet mengbaar dempende vloeistof zijn gevuld om de beweging van de 5 kwikmassa 16 te dempen.The position of the mercury surface 16 is always approximately horizontal 8500817 (I a - 7), so that the location of the radiation spot on the transducer 1 will depend on the position of the tube 7 relative to the vertical. 15 are filled above the mercury 16 with a damping liquid which is immiscible therewith to damp the movement of the mercury mass 16.

Het toestel van fig. 3 kan nog worden vereenvoudigd door de omzetter 1 tegen de onderzijde van het- diafragma 10' aan te brengen, en van een middenopening te voorzien voor het doorlaten van de lichtbundel. Het deelprisma 17 kan dan worden weggelaten, 10 evenals de zijbuis 18, zodat deze uitvoeringsvorm uiterlijk met die van fig. 1 overeenkomt.The device of Fig. 3 can be simplified still further by arranging the transducer 1 against the underside of the diaphragm 10 'and providing it with a central opening for the transmission of the light beam. The dividing prism 17 can then be omitted, as can the side tube 18, so that this embodiment corresponds externally to that of Fig. 1.

Fig. 4A esn B tonen een tweede hoofduitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding. Deze omvat een doorzichtig lichaam 20 uit glas of een glasachtige kunststof, waarin een gesloten ring-15 vormige holte 21 is gevormd. Deze holte is voor het grootste gedeelte gevuld met een voor straling ondoorlatende vloeistof, waarbij bij voorkeur kwik wordt gebruikt. Een kleine bel 22 is niet met deze vloeistof gevuld.Fig. 4A and B show a second main embodiment of the device according to the invention. It comprises a transparent body 20 of glass or a glass-like plastic, in which a closed ring-shaped cavity 21 is formed. This cavity is for the most part filled with a radiation-impermeable liquid, preferably using mercury. A small bubble 22 is not filled with this liquid.

Het kan gunstig zijn deze bel 22 met een tweede lichtere 20 vloeistof te vullen, die in het geval van kwik als eerste vloeistof zwavelzuur kan zijn. Deze vloeistof zal zich als een dunne laag over het binnenoppervlak van de holte 21 uitspreiden, en werkt als een smeermiddel, waardoor mogelijke door wrijving en/of adhesie veroorzaakte hysteresiseffecten, wanneer de kwikmassa begint te bewe-25 gen, kunnen worden verminderd. Bovendien kan de oppervlaksspanning, en doordoor de meniscus, daardoor worden verminderd. Wanneer dergelijke effecten geen rol spelen, kan uiteraard de tweede vloeistof worden weggelaten.It may be advantageous to fill this bubble 22 with a second lighter liquid, which in the case of mercury may be sulfuric acid as the first liquid. This fluid will spread as a thin layer over the inner surface of the cavity 21, and acts as a lubricant, thereby reducing possible hysteresis effects caused by friction and / or adhesion as the mercury mass begins to move. In addition, the surface tension, and because of the meniscus, can be reduced thereby. If such effects do not play a role, the second liquid can of course be omitted.

Het lichaam 20 kan in het bijzonder uit twee platen bestaan, 30 die aan elkaar zijn gekit of gelijmd, terwijl in elke plaat een cirkelvormige groef is gevormd, welke groeven samen de holte 21 vormen.The body 20 may in particular consist of two plates, which are glued or glued together, while in each plate a circular groove is formed, which grooves together form the cavity 21.

De open groeven kunnen gemakkelijk worden gepolijst, teneinde een zeer glad oppervlak te verkrijgen, dat bovendien de wrijving van de 85 00 8 1 7 . · - 8 - vloeistof in de holte vermindert.The open grooves can be easily polished to obtain a very smooth surface, which additionally reduces the friction of the 85 00 8 1 7. - - 8 - fluid in the cavity decreases.

Zoals in fig.4A is afgebeeld, is het lichaam 20 tussen een stralingsbron 23 en een vlakke foto-elektrische omzetter 1 van de in fig. 1 en 2 getoonde soort opgesteld. De stralingsbron kan bijvoor-5 beeld een matglas-plaat zijn, die gelijkmatig door een lamp of een aantal lampen wordt bestraald; ook andere stralingsbronnen kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld een aantal licht-uitzendende dioden, een luminescerend paneel of dergelijke, of een optisch stelsel, dat een met de holte 21 overeenkomend ringvormig stralingsgebied kan 10 vormen, terwijl ook een ringvormige stralingsbron kan worden gebruikt.As shown in Figure 4A, the body 20 is disposed between a radiation source 23 and a flat photoelectric converter 1 of the type shown in Figures 1 and 2. The radiation source can for instance be a frosted glass plate, which is irradiated uniformly by one lamp or a number of lamps; other radiation sources can also be used, for instance a number of light-emitting diodes, a luminescent panel or the like, or an optical system, which can form an annular radiation region corresponding to the cavity 21, while an annular radiation source can also be used.

Deze bron 23 moet tenminste dat gedeelte van het lichaam 20 bestralen, waarin de holte 21 is gevormd, waarbij het gedeelte buiten de holte ondoorzichtig kan zijn gemaakt, zoals bij 24 is aan-, geduid. De bron 23 kan ook ringvormig zijn. De straling van de bron 15 23 zal alleen door de bel 22 worden doorgelaten, zodat een stralings-vlek 6 op het oppervlak van de omzetter 1 wordt gevormd, die een cirkelvormige baan op het oppervlak van de omzetter 1 zal beschrijven, wanneer de bel 22 in de holte 21 beweegt.This source 23 must irradiate at least that portion of the body 20 in which the cavity 21 is formed, the portion outside the cavity being rendered opaque, as indicated at 24. The source 23 can also be annular. The radiation from the source 23 will pass through the bubble 22 only, so that a radiation spot 6 is formed on the surface of the converter 1, which will describe a circular path on the surface of the converter 1 when the bubble 22 moves into the cavity 21.

Zoals in fig. 4B door een onderbroken lijn 24' is aangeduid, 20 kunnen de uiterste gedeelter van de bel 22 worden afgedekt door het buitenste afgedekte gebied 24, teneinde de invloed van de meniscus te onderdrukken.As indicated by a broken line 24 'in Fig. 4B, the outermost portion of the bubble 22 may be covered by the outer covered area 24 to suppress the influence of the meniscus.

Wanneer de bel 22 klein is, ligt het zwaartepunt van de vloeistofmassa dichter bij het middelpunt van de holte 21, hetgeen 25 gunstig is. Er wordt derhalve de voorkeur aan een kleine bel 21 gegeven. Zonodig kan een lenzenstelsel voor het vormen van een scherp beeld van de bel 21 op het omzetteroppervlak 1 worden gebruikt, doch dit vereist uiteraard een zekere afstand tussen het lichaam 20 en de omzetter 6. In de praktijk zal de vlek 6 voldoende scherp 30 zijn, wanneer de omzetter 1 op een zeer kleine afstand van het lichaam 20 is opgesteld, of dit lichaam aanraakt.When the bubble 22 is small, the center of gravity of the liquid mass is closer to the center of the cavity 21, which is favorable. Therefore, a small bubble 21 is preferred. If necessary, a lens system can be used to form a sharp image of the bubble 21 on the transducer surface 1, but this obviously requires a certain distance between the body 20 and the transducer 6. In practice, the spot 6 will be sufficiently sharp, when the transducer 1 is located at a very small distance from the body 20, or touches this body.

Het is voorts mogelijk een omzetter van de onderhavige soort te vervaardigen, waarin het overgangsgebied, en dus ook het 8500817 . * .- * - 9 - gevoelige oppervlak, ringvormig is, zodat het mogelijk wordt rechtstreeks uitgangssignalen te verkrijgen, die de hoekstand van de vlek 6 voorstellen, wanneer de straal van de beschreven cirkelbaan dezelfde is als de gemiddelde straal van het gevoelige oppervlak 5 van de omzetter.It is further possible to manufacture a converter of the present type, in which the transition region, and thus also the 8500817. * .- * - 9 - sensitive surface, is ring-shaped, so that it is possible to obtain output signals directly representing the angular position of the spot 6, when the radius of the described circular path is the same as the average radius of the sensitive surface 5 of the converter.

Wanneer hysteresiseffecten, die door aanhechting van de vloeistof aan de wand van de holte worden' veroorzaakt, moeten orden onderdrukt, kan het verder gunstig zijn het lichaam 20 met een mechanische triller te verbinden.Furthermore, when hysteresis effects caused by adhesion of the liquid to the cavity wall are to be suppressed, it may be advantageous to connect the body 20 to a mechanical vibrator.

35008173500817

Claims

Device for determining a position deviation of a body with respect to the vertical or horizontal direction, comprising a carrier to be connected to this body, which follows movements of this body, and which moves under the influence of gravity with respect to this carrier 5, and means for determining the position of this part relative to the carrier, characterized in that the carrier (7,20) is provided with a radiation source (8,23), which transmits a radiation beam to can direct a flat photoelectric converter with lateral photo-effect (1) also connected to the carrier (7, 20), which device is arranged to connect to electrode pairs (3a, 3b) with the incident point of the radiation ( 6) to supply corresponding currents, the strengths of which are inversely proportional to the distances between the incident point (6) and the respective electrode of the pair (3a, 3b), and the movable part (13, 16, 22) is arranged to the radiation emitted by the source such influence that a radiation spot (6) is formed on the converter (1), the position of which with respect to the electrodes (3a, 3b) corresponds to the position of this part (13, 16, 22) with respect to the support (7,20).

Device according to claim 1, characterized in that the movable part comprises a weight (13) 20 suspended on a wire (11), and in that the carrier comprises a tubular jacket (7), in which the radiation source (8) and optionally a lens (9), and the transducer (1) arranged transversely to the axis of this jacket (7) are included, and that the movable part (13) can deflect the beam emanating from the source (8).

Device according to claim 2, characterized in that the suspension wire (11) for the weight (13) is formed by a radiation conductor fiber, the fixed end of which (10) can receive the radiation emitting from the source (8). while the free end (14) is opposite the converter (1).

Device according to claim 2, characterized in that the movable part is formed by a liquid mass (16) to be received in the jacket (7), the surface of which is towards the source (8) and the converter (1). such that the radiation from the source (8) is reflected directly or with the interposition of a partial mirror (17) through this surface (16) to the converter (1).

Device according to any one of claims 2..4, characterized in that the internal space of the jacket (7) around the movable part (8500817 .1> -m · -11- part (13). , 16) is filled with a damping liquid (15).

Apparatus according to claim 1, wherein the movable part is formed by a liquid mass contained in the closed cavity of the carrier, which fills this cavity with the exception of a bubble filled with a lighter substance, characterized in that this cavity (21 ) is arranged with respect to the light source (23) and the converter (1) such that the radiation emanating from the source (23) is shielded by the liquid, which absorbs radiation at least significantly, but by the bubble ( 22) is passed to the converter (1).

Device according to claim 6, characterized in that the bubble (22) is filled with a second liquid, which is immiscible with the first liquid, and forms a lubricant therefor.

Device according to claim 7, characterized in that, when the first liquid is mercury, the second liquid is sulfuric acid.

Device according to any one of claims 6..8, characterized in that the cavity (21) is toroidal and that the beam emitted by the source (23) is a cylindrical or conical beam which the converter intersects a circle.

Device according to any one of claims 6..9, characterized in that the carrier (20) is provided with a mechanical vibrator. 8500817