SU368479A1 - Наклономер - Google Patents

Description

1

Изо&р-етен.ие относитс  к области ириборосрроен   и предназначено дл  измерени  углов Наклонов различных элементов конструкций или объектов относительнОГО горизонтального направлени , налри-мер наклоны шромьгшлеЕных агрегатов или наклон судна (угол жрена) и т. п.

Известны ма тни.ковые наклономеры, шринц .ип работы которых основан на отклонении ма тника под действием силы т жести три изменении угла .наклона объекта от1носительно первоначальното положени . -Однако эти наклово .Мвры Имеют малую чувствительность.

Предлагаемый наклономер отличаетс  тем, что он основан на иопользовамии эффекта Мессбауэра ( дерного Гамма-резонанса).

Метод  дерного гамма-резонанса обладает высокой чувствительностью прИ измерении скорости движени  источника гамма-квантОВ относительно отриемника иселективностью три регист1ра.ции гамма-резонансного излучени . Высока  чувствительность гамма резоналсного метода Измерени  объ сн етс  чрезвычайной узкостью линий иопускан   и поглощени , величина которых МОжет мен тьс  от долей микрона в секунду до дес тков санти.метров в секунду, например от О,Г5 мк/сек у Zn до 10 см/сек у Re. Это означает, что смещени  источника излучени  относительно прИемника raiMMa-квантов со скоростью 0,15 мк1сек .приводит к полному лропадайию величины эффекта тамма-резонанса. Пропадание величины эффекта  дерного гамма-резонаиса характеризуетс  при использовании резонансных «четчиков уменьшением количества импульсов, регистрируемых прие.мником в единицу времени.

На фиг. 1 показана крива  зависимости интенсивности излзчени  от скорости движени 

лоточника излучени  относительно ПрИемниjcOB :гам ма-к вантов. Она имеет симметричный . При решеНИи технических задач целесообразно работать на одном из склонов резонансной линии в точке с наИбольшей

крутизной. Прин то считать, что така  точка соответствует полущирине резонансной линии (;на урОвне 0,5 от ширины резонансной линии ).

Принцип измерени  уптовых ларамегров

основан на зависимости величины эффекта  дерного гамма-резонанса от положени  вектора скорости движени  (колебани ) источни|ка излучеьи  относительно Приемника га-.ммаквантов при условии, что величина вектора

скорости дш11женн  остаетс  посто нной в (Процессе измерени . В этом случае проекци  вектора скорости движени  на направление источник-ириемник излучени  будет (Пропорциональна углу, образованному BeKTOpON -окорости движени  .л его проекцией.

На фиг. 2 показана основиа  коНструкци  гамма-резонансиого наклономера, включающа  резонансный источ«ик гамма-квантов /, жестко св занный с Вибрирующим элементом 2, например пьезоэлектрическим кристаллом, который укренлен на ма тнике 3. Ма тник подвешен в кардановом подвесе 4. Прием1никами излучени   вл ютс  резонансные счет ,чики 5 (I, II, 1П), установленные «а некотоpoiM рассто нии от «стОЧника излучени  и разнесенные на равные углы относительно 1иерлеидикулера к поверхности источника излучени  1.

Принцип работы гамма-резонансного наклономера следующий.

Источник излучени , вылолненный в виде тоНкой фольги и жестко св занный с ньезоэлектрическим преобразователем, колеблетс  с «eiKOTOpoS частотой. Проекци  вектора скорости такого колебани  иа ливию источник - каждый приемник излучени  (см. фиг. 3) равна -нолуширИНе резонансной линии. При условии нулевого Положени  ма тника (угол наклона основани  устройства совпадает с гор;иЗОнтальным направлением) сигналы на детектораХ будут равны, так .как 1проекци  вектора скорости на направление первого резонансного детектора и второго совпадают ino- величине . В случае, если вектор скорости колебани  источника излучени  измен ет свое первоначальное положение за счет отклонени  ма тника на угол Да, то изменитс  соОТветственно проекци  векто-ра скорости колебани  в направлении каЖдого приемника излучени  (см. фиг. 3). Дл  первого резонансного счетчика проекци  увеличиваетс , дл  второго - у1меньщаетс . Такое изменение проекции вектора скорости (Колебани  пропорционально увеличению или уменьщению сигнала «а детекторах в соответствии с выбранным режимом работы на резонансной линии (см. фиг. 1).

Дл  определени  величины и направлени  отклонени  ма тника нео-бходимо установить три резонансных счетчика, по фазе и величине сигналов с которых определ етс  Направление и величина ОТклонени . Паприм-ер, отклонение ма тника с источНИа ом излучени  в плоскости , пер(пенди1кул рН0:й плоскости листа к нам или от нас, определЯетс  по таким параметрам: в первом случае сигналы на первом и втором детекторах раВНЫ и горевышвЮт уровень сигнала , соответствузощий нулевому положению ма тника наклономера. Сигнал на третьем детекторе Меньше сигнала, прОпорционального полуширине резонансной линии. Во втором случае сигналы на первом и втором детекторах также равны, но ОНИ меньше сигнала , соответствующего нулевОМу по-ложению ма тника наклономера. Сигнал па третьем детекторе становитс  больще сигнала, пропорционального полущирине резон аноной линии, так как проекци  вектор а скорости движени  в напра1вленИ|И третьего детектора увеличиваетс  соответственно. Другой относитеЛНый пор док изменени  основных и разностных

сигналов (отсчет ведетс  от первоначального сигнала, пропорционального полущирине ревонаноной Линии) показывает величину отклонени  и другое направление отклонени  ма тНика наклономера.

Структурна  схема такого наклоно м-ера .(см.фиг. 4) содержитрезопапсные счетчики 6, блок предварительных усилителей 7, блок коммутации 8, блок нормаллзатОрОВ с последующим усилением 9, интегрирующий блок 10, блок вычислени  И, генератор опорного напр жени  J2 И выходной прибор 13.

Сигналы с резонансиых счетчиков I. II, П1 с различной интенсивностью следовани  импульсов усиливаютс  в каскадах предварительного усилени  и поступаЮТ в коммутирующий блОК 8. Последний последовательно подключает к Измерительному тракту каждый Детектор, где сипналы нормализуютс  по амшлитуде и длительности, усиливаютс  и интегрируютс  соответственно В блоках 9 и 10. После усилени  и нормализации сигналы подаютс  в вычислительный блок, куда поступают сигналы син-хронизации из блока 8, по которым определ етс  номер детектора, подключенного к измерительному тракту в каждый МОМ0НТ времени. В вычислительном блоке сигналы с каждого детектора сравниваютс  с сигналамИ опорного напр жени  тенератора 12, которые пропорциопальпы нулевому полоЖенИЮ ма тника наклономера. По величине разностных сигналов и пор дка их расположени  определ етс  угол наклона и направление откло1нени  ма тника наКЛОНОмера.

Принципиально предлагаемый наклономер, основанный на использовании эффекта Мессбауэра , позвол ет регистрировать угловые откло1непи  с высокой чувствителы-гостью и точностью . Диапазон из мерени  угловых отклонеНИЙ зависит от параметров резонансной линии используемого мессбауэровского изотопа и первоначальной величины вектора скорости движени  источника излучени . Причем, с увеличением вектора скорости движени  и уменьЩением ширины резонансной линии диапазон угловых Отклонений сужаетс , но увеличиваетс  разрешающа  способность.

Таким образом, предлагаемый наклономер дает возмОжНОсть бескоНтактно проводить

съем показаний, имеет высокую чувствительность , позвол ет работать в оптически непрозрачных , взрывоопасных и химически активных средах. При использовании трех резонансных счетчиков имеетс  возможность onipeдел 1ть не только величину, но и Направление отклонени  объектов. Такой наклономер может быть использован во многиХ област х техники, например при строительных работах дл  определени  наклонов про-мышленных конструкций , разЛИчных агрегатов, специальпых объектов (угол крена судна, самолета) и т. д.

Предмет изобретени 

Наклономер, содержащий ма тник, установлепный в кардановом подвесе, на котором

укреплены излучатель и демпфирующие элемеиты , и расположенные под ма тником на равно м рассто пии друг от друга и от нсточндака излучени  приемники излучени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствптельпости , в нем в качестве 1 стоЧ1П1ка излучени  использован гамма-резонатор, совершающий колебани  в направлении продольной оси ма тника, а в качестве прие.мникор- резонансные счетч ики.

7 имгг

J ТГЪ+ 1

5Д

Фиг. 2

Ю

5

/J

11

ФiJS