SU1194125A1 - Устройство дл измерени угла наклона объекта - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА 0 ЬЕКТА, содержащее кювету частично заполненную проз рачной жидкостью, источник света, оптически св занный с двум  фотоприемниками , выходы которых св за Z 1/а со входами дифференциальной схемы, отличающеес  тем, что, с целью повьщ1ени  точности измерений путем уменьшени  вли ни  вибраций и увеличени  диапазона измерений , устройство снабжено дополнительным источником света, фотоприемники и источники света установлены в дне кюветы и наклонены к поверхности жидкости под углом, близким к углу полного ее внутреннего отражени  , при этом фотоприемники расположены по разные стороны от оси симметрии кюветы, в одной вертикальной плоскости с источниками света, на равном рассто нии от них.

Description

Изобретение относитс  к геодезическим устройствам дл  измерени  угла наклона различного технологического оборудовани  и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  путем исключени  вли ни  вибрации и увеличение диапазона измерений.

Устройство дл  измерени  угла наклона объекта представлено на чертеже .

Устройство содержит кювету 1, частично заполненную прозрачной жидкостью 2. В дно кюветы вмонтированы два источника света 3, направленные навстречу друг другу и наклоненные к поверхности жидкости под углом, близким к углу полного внутреннего отражени  жидкости. В одной плоскости с источниками расположены фотоприемники 4 с защитными стеклами 5. Так как фотоприемники предназначены дл  регистрации положени  световых потоков, поступающих от источников, то они (фотоприемники) должны быть закреплены по разные стороны от источников на одинаковом от них рассто нии . Фотоприемники подключены к дифференциальной схеме 6.

Дл  возможности одновременного измерени  наклонов об15екта в двух взаимно перпендикул рных плоскост х в дно кюветы можно вмонтировать вторз™ пару источников с фотоприемниками, по конструкции аналогичную первой, расположенную в перпендикул рной ей плоскости.

Устройство работает следующим образом .

При наклоне устройства измен етс  угол падени  лучей света от источников света 3 на поверхность жидкости 2, причем дл  одного источника этот угол увеличиваетс , что влечет за собой возрастание коэффициента отражени  от поверхности жидкости 2 и возрастание светового потока на соответствующем фотоприемнике 4, а дл  другого источника угол уменьшаетс , что влечет за собой уменьшение коэффициента отражени  от поверхности жидкости 2 и уменьшение светового потока на соответствующем фотоприемнике 4. Дифференциальна  схема 6 регистрирует разность напр жений с фотоприемников 4, пропорциональную раз ности световых потоков, величина ко4125 2

торой пропорциональна величине наклона , а знак соответствует направлению наклона. При горизонтальном положении устройства световые потоки равны и

5 разность напр жений равна нулю.

По сравнению с известным устройством предложенна  конструкци  позвол ет повысить точность вследствие, вопервых , эффекта оптического усилени 

10 на границе полного внутреннего отражени , что увеличивает крутизну преобразовани , и, во-вторых, уменьшени  вли ни  вибраций вследствие интегрировани  вли ни  искажений формы

5 поверхности жидкости 2 на коэффици- ент отражени  светового потока от источников 3.

Точность работы устройства зависит от изменени  светового потока,

20 падающего на чувствительную поверхность фотоприемника, при наклоне объекта . Чувствительность фотоприемника (фотодиода) к изменени м падающего на него светового потока составл ет

25 1% от мощности светового потока.

1%-ное изменение светового потока вблизи угла полного внутреннего отражени  жидкости, где существует эффект оптического усилени , соответствует

30 наклону устройства на 4 угловые секунды , причем эта величина не зависит от рассто ни  между поверхностью жидкости и фотоприемником.

Чувствительность к перемещени м

35 светового п тна квадрантного фотодиода , используемого в качестве фотоприемника , составл ет 1-10 мк, что соответствует при рассто нии от поверхности жидкости до фотоприемника,

40 равном 100 мм (приемлемые габариты устройства), угловой чувствительности 3-30 угл.с.

Таким образом, при рассто ни х от поверхности жидкости до фотопри45 емника, меньших 100 мм, чувствительность предлагаемого устройства заведомо вьшхе. 1.

Вторым фактором, вли ющим на точность прибора,  вл етс  воздействие механической вибрации на поверхности жидкости, помещенной в кювету, дри которой образуетс  сто ча  вол на. В таких услови х известное устройство вьщает ошибочные данные о наклоне объекта или вообще неработо-, способно из-за размазывани  светового п тна вследствие преломлени 

31

луча света на возмущенной поверхности жидкости.

В предлагаемом устройстве возмущающее действие на отраженный поток искривленной сто чей волной поверхности жидкости интегрируетс  как по площади сечени  светового потока, так и во времени. Локальные наклоны поверхности жидкости на одинаковые углы и в разные стороны (картина сто чей волны .на поверхности жидкости ) ведут к равным, но с разными

1941254

знаками изменени м равных частей отраженного от повертшости жидкости светового потока и взаимно компенсируютс  .

5 При рассто нии от поверхности жидкости до фотоприемника, равном 50 мм, и диапазоне чувствительность равна 4 угл.с, тогда как в устройстве с таким диапазоном и 10 таким рассто нием от жидкости до фотоприемника чувствительность составл ет 1 угл.мин.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА О1?ЬЕКТА, содержащее кювету^ частично заполненную прозрачной жидкостью, источник света, оптически связанный с двумя фотоприемниками, выходы которых связаны со входами дифференциальной схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния вибраций и увеличения диапазона измерений , устройство снабжено дополнительным источником света, фотоприемники и источники света установлены в дне кюветы и наклонены к поверхности жидкости под углом, близким к углу полного ее внутреннего отражения , при этом фотоприемники расположены по разные стороны от оси симметрии кюветы, в одной вертикальной _: плоскости с источниками света, на _с равном расстоянии от них. 1S ;Ц 1194125 >

   1 1