SU1428918A1 - Измеритель угловых отклонений объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерител м углов наклона объектов и позвол ет повысить точность измерени . Дл  этого фоторезисторы 3-6, нанесенные на внешнюю поверхность верхней стенки прозрачной пузырьковой ампулы, заполненной светопроницаемой жидкостью, имеют, форму полосок, изогнутых под пр мым углом, при этом по ос м симметрии ампульГна верхней стенке оставлены просветы в виде креста, к границам которых примыкают соо гвет- ствующие стороны фоторезисторов. На боковую поверхность ампулы, вьтол- ненную в виде собирающей линзы, нанесен слой люминофора. Фоторезисторы 3-6 включены через переключатель в плечи измерительного моста. При смещении воздушного пузырька 2 освещенность фоторезисторов 3-6 становитс  различной, измерительный мост раз- бал ансируетс , и на выходе дифференциального усилител  по вл етс  напр жение , пропорциональное углу наклона, а знак - направлению наклона объекта с установленной на нем ампулой. Измеритель преобразует угльг наклона объектов относительно двух взаимно, перпендикул рных осей в электрический сигнал с повышенной точностью. 5 ил. С/ с

Description

.т

А

Изобретение относитс  к приборостроению , в частности к устройствам дл  определени  наклонов различных поверхностей, и может быть использо- вано при монтаже крупных изделий машиностроени  и строительных конструкций .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  углов наклона объектов.

; На фиг.1 изображена ампула измерител , вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - электрическ .  схема измерител ; на фиг.4 - по- лсжение воздушного пузырька при измерении углов по оси У дл  известного (йкщ справа от оси симметрии) и пред- лЦгаемого измерителей; на фиг.З - график зависимости выходного напр жени  измерител  от смещени  воздушного пузырька при наклона объекта.

Измеритель содержит прозрачную пузырьковую ампулу 1, имегацую форму кв1адратного параллелепипеда, заполненную светопроницаемой жидкостью с оставлением воздушного пузырька 2, радиус которого несколько больше чет- ве|)ти стороны квадратного основани  амйулы. Внутренн   поверхность верхней стенки ампулы представл ет собой сферы большого радиуса, вдоль которой движетс  пузырек 2 при наклоне ампулы, закрепленной на объекте.

На верхнюю квадратную стенку ампулы нанесены с образованием просветов по ос м симметрии фоторезисторы 3-6. На боковую поверхность ампулы, выполнеЯную в виде собирающей линзы, нанесен слой 7 люминофора посто нного действи , образованного добавлением в него радиоактивных веществ, излучение которых возбуждает люминофор. При этом бокова  поверхность ампулы за счет выпуклости внутрь играет роль плосковыпуклой собирательной линзы с большим фокусным рассто нием, преп тствующей попаданию светового потока люминофора на верхнюю стенку и нггиснее основание ампулы (во избежание фоновой засветки).

Переключатель 8 служит дл  изменени  пор дка включени  фоторезисторов в плечи измерительного моста, образованного ими и балластными резисторами 9 и 10. В диагональ измерительного моста включен дифференциальный усил итель 11 посто нного тока с резистором 12 обратной св зи, служащий

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дл  согласовани  выхода измерительного моста с индикатором или линией св зи.

Измеритель работает следующим образом .

При горизонтальном положении ампулы 1 воздушный пузьфек 2 находитс  JB центре верхней стенки и освещенные участки фоторезисторов 3-6 оказывают с  равными. В этом положении провод т балансировку измерительного моста в обоих положени х переключател  8 с помощью балластных резисторов 9 и 10.

При произвольном наклоне ампуль (показано пунктиром на фиг.1) освещенность и, соответственно, сопротивление фоторезисторов 3-6 измен ютс , измерительный мост оказьшаетс  разба- лансированным при обоих положени х переключател  8.

Дп  измерени  угла наклона вдоль оси ОХ переключатель 3 устанавливаетс  в положение В (фиг.З). При зтом в одно плечо измерительного моста включаютс  последовательно фоторезисторы 3 и 4, а в другое - 5 и 6. Дл  измерени  угла наклона вдоль оси ОУ переключатель 8 устанавливаетс  в положение Б. При зтом в одно плечо моста последовательно включаютс  фоторезисторы 3 и 6, а в другое - 4 и 5.

Поскольку из-за смещени  воздушного пузьфька 2 от центра ампулы 1 освещенность фоторезисторов 3-6 становитс  различной, измерительный мост разбалансируетс  и на выходе усилител  11 по вл етс  напр жение, величина которого пропорциональна углу наклона, а знак - направлению наклона объекта. Максимальное выходное напр жение усилител  может регулироватьс  подбором резистора 12.

Таким образ.ом, измеритель преобразует углы наклона объектов относительно двух взаимно перпендикул рных осей в электрический сигнал дли индикации кпи телеизмерени .

На фиг.4 изображено взаимное расположение фоторезисторрв и воздушного пузырька в прототипе и предлагаемом устройстве. Выходное напр жение измерител  пропорционально разности освещенных площадей (S и Sj, соответственно ) фоторезисторов, котора , в с свою очередь, зависит от смещени  дг центра пузырька от нул  соответствующей оси. Разность площадей Л8 S - - S, котора   вл етс  функцией сма 1428918

щени  ur и радиуса пузьфька R, может лов наклона в пределах высокого класбыть определена с помощью интервала,

са точности.

Л8 --arcsin-jj- +

- - .

Зависимость 4S (&г), как видно из формулы,  вл етс  нелинейной.

На фиг.5 изображена зависимость вых (1) (лини  1), полученна  дл 

заданных на фиг.4 соотношений R и Дг. Расчет по формуле показьгеает, что при отклонении пузырька от центра более чем на шкала измерител  становитс  нелинейной, причем погрешность достигает 17%.

. Дл  линеаризации шкапы следует либо уменьшить максимальное значение Ьг (т.е. уменьшить диапазон измер емых углов), либо увеличить радиус пузырька R (с целью обеспечени  выполнени  услови  R лг)о Таким образом, дл  повьппени  точности измерений до 2,5-5% следует увеличить сторону ос-, новани  ампулы в 5-10 раз.

. В предлагаемом устройстве указанна  цепь достигаетс  изменением конструкции фоторезисторов (фиг.4). При этом диаметр воздушного пузырька становитс  значительно больше лшрины b фоторезистора и шкала измерител  линеаризуетс  во всем диапазоне измер емых углов (фиг.5, лини  2). Уменьша  ширину b фоторезистора и, соответственно , увеличива  коэффициент усилени  дифференциального усилител  можно обеспечить погрешность измерени  уг

са точности.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет при сохранении основных преимуществ известного устройства (малые габариты и вес, надежность , мала  потребл ема  мощность) значительно повысить точность измерени  угловых отклонений объектов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель угловых отклонений объектов , содержащий прозра1чную ампулу в виде квадратного параллелепипеда, заполненную светопроницаемой жидкостью своздушным пузьфьком, боковые стенки которой выполнены в виде плос- ковьтуклых короткофокусных линз со слоем люминофора на плоских внешних поверхност х, а верхн   стенка вьтол- нена с внутренней вогнутой сферической поверхностью, и четьфе фоторезистора , нанесенные на поверхность верхней стенки ампулы с образованием крестообразного просвета одинаковой ширины вдоль осей симметрии ампулы, включенные через переключатель в плечи измерительного моста, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в нем каж- дьй фоторезистор имеет форму изогнутой под пр мым углом полоски, прилегающей соответствунщими сторонами к границам крестообразнох о просвета.

   .

   иг,г

   Фш.З

   04 гг

   O-Vff

   Shlx

   If.

   fiOKC

   /7редлагае/4ое 1/с/77роас/пво Z

   SVffaifc /7ро/потс/л

   0,5/fj,OK r

   CPU г. 5