SU1038805A1 - Device for measuring object tilt angle value and direction - Google Patents
Device for measuring object tilt angle value and direction Download PDFInfo
- Publication number
- SU1038805A1 SU1038805A1 SU813357243A SU3357243A SU1038805A1 SU 1038805 A1 SU1038805 A1 SU 1038805A1 SU 813357243 A SU813357243 A SU 813357243A SU 3357243 A SU3357243 A SU 3357243A SU 1038805 A1 SU1038805 A1 SU 1038805A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrodes
- angle
- pair
- tilt angle
- electrically conductive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ВЕЛИЧИНЫ И НАПРАВЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержащее полый шар, до половины наполненный электропроводной жидкостью, и размещенные в ней электроды в виде шаровых сегментов, включенные в измерительную схему, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, оно снабжено дополнительно полым шаром с электропроводной жидкостью и шаровыми сегментами-электродами, аналогичными по выполнению основным, причем в каждом из шаров помещена пара электродов, развернута на 90° относительно другой пары, а все шаровые сегменты имеют угол раскрыва, равный 124,8. -UtOHit оо № -UtviMA DEVICE FOR MEASUREMENTS OF THE VALUE AND DIRECTION OF AN OBJECT TILT ANGLE containing a hollow ball half filled with an electrically conductive liquid and electrodes in the form of spherical segments included in the measuring circuit, characterized in that, in order to improve accuracy, it is provided with an additional hollow ball with an electrically conductive fluid and spherical segments with electrodes similar in design to the main one, with a pair of electrodes placed in each of the balls, rotated 90 ° & relative to the other pair, and all ball segments have an opening angle of 124.8. -UtOHit oo № -UtviM
Description
. Изобретение относитс к контроль но-измерительной технике и служит дл измерени величины и направлени углов наклона объектов. Известны устройства дл определе ни пространственного положени объекта, содержащие по два ориентированных ортогонально друг относительно друга датчика сферического типа с парами электродов в каждой, смачиваемые электропровод щей жидкостью , сопротивлени которых либо сопротивлени столбов жидкости межд электродами линейно измен ютс при изменени х углов наклона l и 2J. Недостатком указанных устройств вл етс ограниченный диапазон изме р емых углов наклона, а также больша погрешность измерени величины и направлени угла наклона. Известны датчики наклона сферического типа, выполненные в виде двух сообщающихс тороид альных трубок , развернутых друг относительно друга на 90° и заполненных ртутью, наход щейс в контакте с общим электродом. Остальна часть трубок заполнена электролитом с сопротивлением , большим чем у ртути. Внутрь трубок вмонтированы электррды , В горизонтальном положении элек рическа проводимость между общим электродом и остальными четырьм электродами одинакова. При наклонах ртуть перемещаетс , при этом измен етс электрическа проводимость между электродами, и дает информаци о величине и направлении угла накло ;на 3. Данное устройство имеет ограниче ный диапазон измер емых углов накло на и большую погрешность измерени величины и направлени углов наклон Кроме того, диапазон измер емых углов наклона ограничен сектором в основании датчика, заполненным . ртутью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому вл етс устройство д измерени величины и направлени угла наклона, содержащее полый шар, до половины заполненный электропроводной жидкостью, и преобразователь омического типа с электродами в вид шаровых сегментов, погруженных до половины в электропроводную жидкост и включенных в измерительную схему Цель изобретени - повышение точ ности измерени величины и направле ни угла наклона. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство, содержащее полый шар, до половины заполненный электропроводной жидкостью, и разме щенные, в ней электроды в виде шаровых сегментов, включенные в измерительную схему, снаблсено -дополнительно полым шаром с электропроводной жидкостью и шаровыми сегментами-электродами , аналогичными по выполнению основным, причем в каждом из шаров помещена пара шаровых электродов, развернута на 90 относительно другой пары, а все шаровые сегменты имеют угол раскрыва , равный 124,8°. На фиг.1 приведена схема устройства , вид сверху; на фиг .2 - сфера одной из частей устройства; на фиг.З - принципиальна схема устройства на фиг.4 - шкала. Устройство (фиг.1) содержит полый шар 1 с парой симметричных электродов 2 и 3, второй шар 4 со своей парой электродов 5 и 6, развернутой на 90 относительно первой пары электродов, генератор 7 опорных синусоидальных сигналов и регистрирующее устройство 8. Полые шары 1 и 4 заполнены до половины электролитом 9. Электроды выполнены в виде вертикально расположенных сегментов., образованных дугами большого круга и углом раскрыва 124,. Устройство работает следующим образом. В горизонтальном положении площади электродов, смачиваемые электролитом , равны между собой и равны S, следовательно, и снимаемый сигнал равен нулю. Шар (фиг.2) схематически представл ет один из датчиков с электродом, образованным вертикальными дугами 10 и 11 большого круга с углом раскрыва /3 . Дуга 12 делит электрод пополам и повернута на угол; Ч относительно нулевого направлени наклона датчика. Второй симметричный электрод на чертеже не показан, у - вертикальна ось датчика; уось датчика после его наклона .на угол oi ; Ч - угол направлени наклона . Сечение АВ В определ ет уровень электролита, сечение - границу смачиваемости шара после наклона. Из рассмотрени пр моугольных сферических треугольников ABB и .., (углы В и В равны 90°, а угол А cat) находим изменение смачиваемой электролитом площади электрода при наклоне датчика на угол oL и повороте его на угол t , равное разности площадей пр моугольных треугольников ( -f-jstno -. го cosCos arcCOS COS где S-,- изменение площади электрода; Г - радиус сферы. Изменение смачиваемой электролитом площади симметричного электрода, повернутого на угол 180°, определ етс таким же выражением, но с противоположным знаком. Дл второго датчика, повернутого относительно первого на угол 90°, изменение площади электрода л52 может быть представлено следующим выражением: 52 r |arcc05sin(4+|lsinot-c(rccos5in(/-j) xsinot,(2) Соответственно, Дл симметричного электрода изменение площади аналогично , но со знаком минус. Принципиальна схема устройства аналогична приведенной на фиг.3, ве . ...«..«. гч ч 2 fJ и R - сопротивле ЛИЧИНЫ ни четырех электродов датчиков при их горизонтальном положении. Сопротивлени эти одинаковы и равны р. Изменение смачиваемой электролитом площади электрода д5 приводит к изменению сопротивлени дК, равному о pd pd «о -- D f 1 1 . S - S+flS где d - рассто ние между электродом и сферическим корпусом датчика; f удельное сопротивление элект ролита. Значени проводимостей электродов дл описываемого устройства:. The invention relates to the control of measuring technique and serves to measure the magnitude and direction of the angles of inclination of objects. Devices are known for determining the spatial position of an object, each containing two spherical-type sensors orthogonally oriented relative to each other with pairs of electrodes each wetted by an electrically conductive liquid, the resistances of which or the resistance of the liquid columns between the electrodes vary linearly with the tilt angles l and 2J . The disadvantage of these devices is the limited range of measurable tilt angles, as well as the large measurement error of the magnitude and direction of the tilt angle. Spherical-type inclination sensors are known, made in the form of two communicating toroidal tubes, rotated 90 ° relative to each other and filled with mercury, in contact with a common electrode. The rest of the tubes are filled with electrolyte with a resistance greater than that of mercury. Electrds are mounted inside the tubes. In a horizontal position, the electrical conductivity between the common electrode and the other four electrodes is the same. When tilted, the mercury moves, the electrical conductivity between the electrodes changes, and gives information about the magnitude and direction of the angle of inclination; by 3. This device has a limited range of measured angles of inclination and a large error in measuring the magnitude and direction of the angles The range of measured tilt angles is limited by the sector at the base of the sensor, filled. mercury The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is a device for measuring the magnitude and direction of the angle of inclination, containing a hollow ball, half filled with an electrically conductive liquid, and an ohmic type transducer with electrodes in the form of spherical segments submerged up to half in an electrically conductive liquid to the measuring circuit. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the magnitude and direction of the angle of inclination. The goal is achieved by the fact that a device containing a hollow ball, half filled with an electrically conductive liquid, and placed in it electrodes in the form of spherical segments, included in the measuring circuit, is equipped with an extra-hollow ball with an electrically conductive liquid and spherical segments-electrodes similar to in the implementation of the main one, a pair of ball electrodes is placed in each of the balls, rotated 90 relative to the other pair, and all the ball segments have an opening angle of 124.8 °. Figure 1 shows the diagram of the device, top view; Fig.2 - the scope of one of the parts of the device; FIG. 3 is a schematic diagram of the device in FIG. 4 — a scale. The device (figure 1) contains a hollow ball 1 with a pair of symmetric electrodes 2 and 3, a second ball 4 with its pair of electrodes 5 and 6, turned 90 relative to the first pair of electrodes, a generator 7 of reference sinusoidal signals and a recording device 8. Hollow balls 1 and 4 are filled up to half with electrolyte 9. The electrodes are made in the form of vertically arranged segments. formed by arcs of a large circle and an angle of aperture 124 ,. The device works as follows. In the horizontal position, the areas of the electrodes wetted by the electrolyte are equal to each other and equal to S, therefore, the signal being taken is equal to zero. The ball (Fig. 2) schematically represents one of the sensors with an electrode formed by vertical arcs 10 and 11 of the large circle with an opening angle of / 3. Arc 12 divides the electrode in half and turned at an angle; Relative to the zero direction of the sensor. The second symmetric electrode is not shown in the drawing, y is the vertical axis of the sensor; the gauge axis after its inclination. to the angle oi; H is the angle of inclination. The AB section determines the electrolyte level, the section defines the wettability limit of the ball after tilting. From consideration of rectangular spherical triangles ABB and .., (angles B and B are equal to 90 ° and angle A cat) we find the change in electrode wetted area of the electrode when the sensor is tilted by angle oL and rotated by angle t equal to the difference of squares of right triangles (-f-jstno - go cosCos arcCOS COS where S -, is the change in electrode area; G is the sphere radius. The change in the area of a symmetric electrode wetted by an electrolyte rotated 180 ° is determined by the same expression, but with the opposite sign. the second sensor rotated relative to About the first angle of 90 °, the change in the area of the electrode L52 can be represented by the following expression: 52 r | arcc05sin (4+ | lsinot-c (rccos5in (/ - j) xsinot, (2) Accordingly, for the symmetric electrode, the change in area is similar, but with a minus sign. The circuit diagram of the device is similar to that shown in Fig. 3, ve. ... ".." hh h 2 fJ and R - LICHINA resistance or four sensor electrodes in their horizontal position. These resistances are the same and equal to p. The change in the area of the electrode d5 wetted by the electrolyte leads to a change in the resistance dK equal to o pd pd "o - D f 1 1. S - S + flS where d is the distance between the electrode and the spherical sensor body; f electrical resistivity. The conductivity values of the electrodes for the described device:
, .,
..
)1jj(Mrccoscos(tf+|)5inoi-avccoscx)s y-f/sinoij l«rcoossin(t/+ |sinoi-cncco3StnW- |stnot ./(10J circcossin circt({7j- arctqj qrccoscos где c6 и Ч - текущие переменные; /i - величина посто нна , выбираема из услови минимальности погрешности по величине и направлению углов наклона . Методом итераций наход т угол ,8°, при котором погрешности по углу и направлению наклона минимальны . Шкала (фиг.4) построена по результатам вычислений. Как видно, шкала предлагаемого устройства отличаетс 4 1 4+4«4 Полага , что входное сопротивлесхемы , индикации Й,К , получим x .coscos 4+||sind.-c -«ГС COS cos (-|)sinotjsinujt UQjjSinu)t ;(в n 2. г/ В , -g-l oirccossiti if+|-|sin«i-arccossinx (f) I е i/o, ay амплитудные значени сигналов. При подаче сигналов Uc,x и Uav на истрирующие устройства получаем экране п тно, положение которого актеризует величину об .и направлеугла Ч наклона датчика /sfnc/. -avcco9 SH.n {(- -f-) Sinct f Y|sinc{,-oirccoBMsl4-g-jsinoi ,,j от круговой шкалы в пол рной системе координат не более чем на 0,9% в диапазоне углов наклона 0-80°; а шкала прототипа в указанном диапазоне углов имеет существенные отличи от круговой - до 27,6%. Таким образом, устройство имеет большую точность измерений: наприМер , при наклоне в 45° погрешность измерени величины и направлени наклона не превышает 0,3.) 1jj (Mrccoscos (tf + |) 5inoi-avccoscx) s yf / sinoij l «rcoossin (t / + | sinoi-cncco3StnW- | stnot ./(10J circcossin circt ({7j-arctqj qrccoscos where c6 and H are current variables; / i is a constant value chosen from the condition of minimality of error in magnitude and direction of tilt angles. The iteration method is used to find an angle, 8 °, at which the errors in angle and direction of tilt are minimal. The scale (figure 4) is based on the results of calculations. it can be seen that the scale of the proposed device differs 4 1 4 + 4 "4 Suppose that the input resistances, indications H, K, we get x .cos 4+ || sind.c -" HS COS cos (- |) sinotjsinujt UQjjSinu) t; (in n 2. g / B, -gl oir ccossiti if + | - | sin "i-arccossinx (f) I e i / o, ay amplitude values of the signals. When signals Uc, x and Uav are applied to the attriting devices, we get the screen a spot, the position of which activates the value about. and the angle of the tilt angle sensor / sfnc /. -avcco9 SH.n {(- -f-) Sinct f Y | sinc {, - oirccoBMsl4-g-jsinoi ,, j from the circular scale in the polar coordinate system by no more than 0.9% in tilt angle range 0-80 °; and the scale of the prototype in the specified range of angles has significant differences from the circular - up to 27.6%. Thus, the device has a high measurement accuracy: for example, when tilted at 45 °, the measurement error of the magnitude and direction of the tilt does not exceed 0.3.
C/e3wu)i C / e3wu) i
i/0 costal Rjl-Affyi / 0 costal Rjl-Affy
IоIo
-i/oCosui /Pv fft/ -о-i / oCosui / Pv fft / -o
г/хg / h
0 0
UyUy
-o off-o off
,33
321321
220220
00
6060
120120
fvafva
1b(f 1b (f
CPuf.HCPuf.H
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813357243A SU1038805A1 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Device for measuring object tilt angle value and direction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU813357243A SU1038805A1 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Device for measuring object tilt angle value and direction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1038805A1 true SU1038805A1 (en) | 1983-08-30 |
Family
ID=20983646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU813357243A SU1038805A1 (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Device for measuring object tilt angle value and direction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1038805A1 (en) |
-
1981
- 1981-08-31 SU SU813357243A patent/SU1038805A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР 558152, кл. G 01 С 9/36, 04.06.75. 2.Патент US 4023278, кл. G 01 С 9/20, опублик. 1977. 3.Патент US 3164023, кл. G 01 С 9/20, . 1975. 4.Авторское свидетельство СССР 452749, кл. G 01 С 9/36, 21.08.72 (прототип). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4866850A (en) | Clinometer with rolling liquid conductor | |
US4641434A (en) | Inclination measuring device | |
US6563306B2 (en) | Method and apparatus for detecting displacement of a magnet moved in response to variation of a physical characteristic of a fluid | |
US4528760A (en) | Clinometer | |
US3164023A (en) | Motion sensing transducer | |
US4672753A (en) | Rotation sensor | |
US4587741A (en) | Ball inclinometer | |
US4422243A (en) | Dual axis capacitive inclination sensor | |
US4747216A (en) | Clinometer/accelerometer and method | |
EP0243011B1 (en) | Electronic inclination gauge | |
US5182947A (en) | Electric measuring arrangement for determining the level of an electrically conductive liquid | |
US7188426B2 (en) | Inclination sensor | |
GB2159628A (en) | Capacitive inclination and levelness-measuring instrument | |
US5479716A (en) | Capacitive based gravity sensor | |
SU1038805A1 (en) | Device for measuring object tilt angle value and direction | |
US20030204962A1 (en) | Orientation sensor | |
US3114209A (en) | Level sensor | |
JP2607482B2 (en) | Tilt measuring instrument | |
SU1137298A1 (en) | Device for measuring tilt angle | |
KR100332813B1 (en) | Movable coordinate inputting apparatus | |
US3279245A (en) | Transducer | |
RU2100778C1 (en) | Inclinometer (variants) | |
US7325327B2 (en) | Method and apparatus for measuring angular or linear displacement | |
KR102165303B1 (en) | Inclination angle measurement system using mechanical switch | |
SU440552A1 (en) | Vertical Electrolytic Sensor |