RU2517785C1 - Sensor of inclination angle - Google Patents
Sensor of inclination angle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517785C1 RU2517785C1 RU2012153275/28A RU2012153275A RU2517785C1 RU 2517785 C1 RU2517785 C1 RU 2517785C1 RU 2012153275/28 A RU2012153275/28 A RU 2012153275/28A RU 2012153275 A RU2012153275 A RU 2012153275A RU 2517785 C1 RU2517785 C1 RU 2517785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output
- generator
- input
- phase detector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения углов наклона различных объектов.The invention relates to instrumentation and can be used to determine the tilt angles of various objects.
Известно устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью. В корпусе установлены под углом 45° к его основанию и сопряжены друг с другом посредством границы раздела жидкостей ультразвуковой излучатель, подключенный к выходу генератора, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по измерению амплитуды выходного сигнала (см. патент №2093791, МПК G01C 9/18, G01C 9/20, G01C 9/06, опубл. 20.10.1997).A device for measuring the angle of inclination of the object, containing a housing with a cylindrical chamber filled with two immiscible liquids with different densities. An ultrasonic emitter connected to the output of the generator and an ultrasonic receiver connected to the signal preprocessing module, the output of which is connected to the input of the amplitude detector, are mounted at an angle of 45 ° to its base and are coupled to each other through the interface of liquids. The measurement of angles of deviation from the vertical is carried out by measuring the amplitude of the output signal (see patent No. 2093791, IPC G01C 9/18, G01C 9/20, G01C 9/06, publ. 20.10.1997).
Указанное устройство имеет небольшой диапазон измеряемых углов и низкую динамическую помехоустойчивость, обусловленную разбиванием поверхности раздела жидкостей при воздействии ударных и вибрационных нагрузок.The specified device has a small range of measured angles and low dynamic noise immunity due to the breaking of the interface of liquids under the influence of shock and vibration loads.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина. Ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник установлены под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряжены друг с другом посредством пластины. Излучатель подключен к выходу генератора гармонического сигнала, а приемник - ко входу модуля предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по измерению амплитуды выходного сигнала (см. патент №2392585, МПК G01C 9/18, опубл. 20.06.2010).Closest to the proposed device is a sensor containing a housing with a cylindrical chamber filled with a homogeneous liquid, inside of which a pendulum plate is installed by means of two axes and bearings. The ultrasonic emitter and the ultrasonic receiver are installed at an angle of 45 ° to the side face of the housing and are interfaced with each other by means of a plate. The emitter is connected to the output of the harmonic signal generator, and the receiver is connected to the input of the signal preprocessing module, the output of which is connected to the input of the amplitude detector. The measurement of deviation from the vertical is carried out by measuring the amplitude of the output signal (see patent No. 2392585, IPC G01C 9/18, publ. 06/20/2010).
Недостатками известного устройства являются влияние стабильности амплитуды напряжения, вырабатываемого генератором, на точность измерения, нелинейность статической характеристики.The disadvantages of the known device are the influence of stability of the amplitude of the voltage generated by the generator on the measurement accuracy, non-linearity of the static characteristic.
Заявляемое техническое решение позволяет улучшить метрологические характеристики.The claimed technical solution allows to improve metrological characteristics.
Указанная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина, установленные под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряженные друг с другом посредством маятниковой пластины ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора гармонического сигнала, и ультразвуковой приемник, подключенный ко входу модуля предварительной обработки сигнала, согласно изобретению выход модуля предварительной обработки сигнала подключен ко входу фазового детектора, второй вход фазового детектора через фазовращатель соединен с выходом генератора гармонического сигнала.This goal is achieved by the fact that in the sensor comprising a housing with a cylindrical chamber filled with a homogeneous liquid, inside of which, by means of two axes and bearings, a pendulum plate is installed, installed at an angle of 45 ° to the side face of the body and paired with each other by a pendulum plate, an ultrasonic emitter, connected to the output of the harmonic signal generator, and an ultrasonic receiver connected to the input of the signal preprocessing module, according to the invention, the output of the pre-processing module The signal processing is connected to the input of the phase detector, the second input of the phase detector is connected through the phase shifter to the output of the harmonic signal generator.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого датчика.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the proposed sensor.
Датчик содержит корпус 1 с цилиндрической камерой, заполненной жидкостью 2. В камере посредством двух осей 4 и подшипников (например, скольжения) установлена маятниковая пластина 3, используемая в качестве отражателя ультразвука. Под углом 45° к боковой грани корпуса размещены излучатель 5 и приемник 6 ультразвука. Излучатель 5 соединен с выходом генератора 7, а приемник 6 подключен к модулю предварительной обработки сигнала 8, выход которого соединен со входом фазового детектора 9, второй вход фазового детектора через фазовращатель 10 соединен с выходом генератора.The sensor comprises a housing 1 with a cylindrical chamber filled with liquid 2. In the chamber, by means of two axles 4 and bearings (for example, sliding), a pendulum plate 3 is installed, which is used as an ultrasound reflector. At an angle of 45 ° to the lateral face of the housing, an emitter 5 and an ultrasound receiver 6 are placed. The emitter 5 is connected to the output of the generator 7, and the receiver 6 is connected to the signal preprocessing module 8, the output of which is connected to the input of the phase detector 9, the second input of the phase detector through the phase shifter 10 is connected to the output of the generator.
Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.
Электрические колебания генератора 7 преобразуются излучателем 5 в ультразвуковые колебания, которые излучаются в жидкость 2. Отразившись от маятниковой пластины 3, они попадают на приемник 6, где преобразуются в электрический сигнал, поступающий на модуль предварительной обработки сигнала 8, осуществляющий согласование электрических параметров приемника и последующих преобразователей, усиление сигнала и пр., и далее на фазовый детектор 9, второй вход которого через фазовращатель 10, осуществляющий компенсацию сдвига фаз между излучателем 5 и приемником 6 при нулевом угле наклона объекта, подключен к выходу генератора 7. При наклоне корпуса датчика 1 появляются угловые рассогласования между корпусом и маятниковой пластиной 3, вследствие чего ультразвук падает на приемник 6 под наклоном. В результате отдельные участки фронта ультразвуковой волны проходят различные расстояния до пластины 3 и далее до приемника 6, что приводит к изменению среднего временного запаздывания сигнала на его выходе по отношению к сигналу генератора 7 и, следовательно, к соответствующему фазовому запаздыванию. Поэтому при изменении угла наклона изменяется фаза выходного напряжения и, следовательно, сигнал на выходе фазового детектора 9. Таким образом, выходной сигнал несет информацию об угле наклона контролируемого объекта.The electrical vibrations of the generator 7 are converted by the emitter 5 into ultrasonic vibrations that are emitted into the liquid 2. Reflected from the pendulum plate 3, they go to the receiver 6, where they are converted into an electrical signal fed to the signal preprocessing module 8, matching the electrical parameters of the receiver and subsequent converters, signal amplification, etc., and then to a phase detector 9, the second input of which through a phase shifter 10, which compensates for the phase shift between the emitter m 5 and the receiver 6 at a zero angle of inclination of the object, is connected to the output of the generator 7. When the sensor 1 is tilted, angular mismatches appear between the body and the pendulum plate 3, as a result of which the ultrasound falls on the receiver 6 at an angle. As a result, individual sections of the front of the ultrasonic wave travel different distances to the plate 3 and further to the receiver 6, which leads to a change in the average time delay of the signal at its output with respect to the signal of the generator 7 and, consequently, to the corresponding phase delay. Therefore, when the angle of inclination changes, the phase of the output voltage changes and, therefore, the signal at the output of the phase detector 9. Thus, the output signal carries information about the angle of inclination of the monitored object.
Применение фазового метода измерения позволяет существенно повысить точность измерений, улучшить линейность статической характеристики.The use of the phase measurement method can significantly increase the accuracy of measurements, improve the linearity of the static characteristic.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153275/28A RU2517785C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Sensor of inclination angle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153275/28A RU2517785C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Sensor of inclination angle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2517785C1 true RU2517785C1 (en) | 2014-05-27 |
Family
ID=50779677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012153275/28A RU2517785C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Sensor of inclination angle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2517785C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2093791C1 (en) * | 1995-03-23 | 1997-10-20 | Орловский государственный технический университет | Transducer of angle of deviation from vertical line |
| RU2175755C2 (en) * | 1998-01-26 | 2001-11-10 | Орловский государственный технический университет | Two-coordinate vertical deviation angle sensor |
| RU2212631C1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-09-20 | Орловский государственный технический университет | Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output |
| JP2006153588A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | Tile angle measuring apparatus |
| JP2009264831A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Murata Mfg Co Ltd | Tilt angle sensor and tilt angle sensor apparatus |
| RU2392585C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Sensor of angle of deviation from vertical |
-
2012
- 2012-12-10 RU RU2012153275/28A patent/RU2517785C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2093791C1 (en) * | 1995-03-23 | 1997-10-20 | Орловский государственный технический университет | Transducer of angle of deviation from vertical line |
| RU2175755C2 (en) * | 1998-01-26 | 2001-11-10 | Орловский государственный технический университет | Two-coordinate vertical deviation angle sensor |
| RU2212631C1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-09-20 | Орловский государственный технический университет | Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output |
| JP2006153588A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Mitsubishi Electric Corp | Tile angle measuring apparatus |
| JP2009264831A (en) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Murata Mfg Co Ltd | Tilt angle sensor and tilt angle sensor apparatus |
| RU2392585C1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Sensor of angle of deviation from vertical |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101968380B (en) | Ultralow frequency vibration measurer calibration system and laser interferometer thereof | |
| CN107144506B (en) | Suspended matter dynamic monitoring method and device based on annular interweaved array | |
| CN101639379A (en) | Vibration monitoring structure and method based on optical fiber polarized light time domain reflection sense | |
| CN103528511A (en) | Sinusoidal phase modulation type laser self-mixing interferometer and measuring method thereof | |
| CN102620810B (en) | Low-frequency micro vibration acousto-optic modulation detection device | |
| CN111175779A (en) | System and method for accurately measuring target motion by coherent detection laser radar | |
| RU2517785C1 (en) | Sensor of inclination angle | |
| RU2392585C1 (en) | Sensor of angle of deviation from vertical | |
| CN103389154A (en) | Method and device for measuring torsional frequency of quartz pendulous reed on basis of laser triangulation method | |
| RU2510488C2 (en) | Inclinometre | |
| RU2212631C1 (en) | Ultrasonic transmitter of deviation angle from vertical with frequency output | |
| CN108873090B (en) | A kind of gravity measuring device and measurement method based on light suspension | |
| CN103017890A (en) | Introduced capacitive device for measuring horizontal ground micro-vibration | |
| RU168085U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ANGULAR ACCELERATION | |
| CN203241145U (en) | Extrinsic capacitance type device for measuring microscale ground horizontal vibration | |
| RU2247943C1 (en) | Pickup for measuring deviation from vertical | |
| RU2599183C1 (en) | Device for calibration of seismic sensors | |
| RU2307325C1 (en) | Method for determining angular speed of laser gyroscope and systems based thereon | |
| RU2284489C1 (en) | Vibration testing method to control technical bridge span state | |
| RU2734451C1 (en) | Device for measuring angles of inclination of surface | |
| RU2606205C1 (en) | Pig-flaw detector | |
| CN103017794A (en) | System and method for testing transfer function and sensitivity of water tube inclinometer | |
| RU2595693C2 (en) | Method of calibrating seismoacoustic transducers | |
| RU2541386C1 (en) | Device for measurement of internal local mechanical stresses in steel structures | |
| RU2532143C1 (en) | Method of determination of nonlinear ultrasonic parameter of liquids and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141211 |