SU609950A1 - Устройство дл измерени угла отклонени от вертикали - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники и предназначено дл  намерени  угла отклонени  объекта от вертикали.

Известны устройства дл  онределени  уг.- лов отклонени  от вертикали, чувствительным элементом в которых служит ртуть, образующа  вместе с металлизированной поверхностью электрод конденсатора,  вл юшеххэс  составной частью задающего контура генератора . Изменение объема в сосудах при пере- мещении ртути измен ет емкость конденсатора , а вместе с тем .модулируетс  частота генератора. Однако на точность этих устройств и чувствительность вли ет температура вибраци . 11аличие модул ции и электронной схемы дл  обработки сигнала усложн ет конструкцию устройства l ,

Известны устройства дл  определени  угла наклона с одноканальным емкостным преобразователем 2.

Наиболее близким по технической сушно сти  вл етс  устройство дл  измерени  угла отклонени  от вертикали, содержащее корпус, неподвижный П-образный магнитопровод, на одном конце которого закреплен посто н-

ный магнит с обмоткой возбуждени , к другому консольно прикреплен подвижный электродмагнитопровод , который с неподвижным электродом , выполненным в форме параллвлипипе- да, образует конденсатор. Бокова  грань неподвижного электрода образует с обращенной к ней поверхностью дополнительного электрода коьщенсатор св зи. Неподвижный электрод и электрод конденсатора св зи прикреплены к корпусу преобразовател  через диэлектрический держатель. Измер емый электрический зар д от физического источника зар дов подключен к неподвижному электроду преобразовател . Электрод конденсатора св зи tioflключен к входу предусилител , выход которого ; присоединен к ВХОДУ фазового детектора. Выход последнегб подключен к индикатору. Выход -Генератора с самовозбуждением подключен к обмотке возбуждени  и фазовому.детектоРУ 3 .

Claims (1)

1. Емкостный нреобразователь преднбьзначен дл  -преобразовани  подлежащих измерению посто нных или медле П10 измен ющихс  электрических зар дов в переменный ток частоты, равной частоте колебани  подвижкого электрода на основном тоне. Через конденсатор св зи переменный ток подводитс  к предусиллтелю, выход которого подключен к фазовому детектору. Опорное. напр жение к фазовому детектору, подводитс  от генератора . В диагональ месте, образованного фазовым детектором, включаетс  стрелочный прибор в качестве индикатора. В известных емкостных преобразовател х подвижный электрод возбуждаетс  на частоте основного тона, в профиле колебаний которого нет участков с противофазным перемещением, поэтому неподвижный электро имеет плоскую поверхность. Преобразователь лишен возможности зашиты от внешних механических воздействий Посредством введени  отрицательной обратной св зи на частоте помехи, имеет узкий динамический диапазон .при измерении переменных зар дов. Однако отмечаетс  низка  чувствительность вследствие увеличенного рассто ни  между электродами конденсатора; повьпиенгна  восприимчивость- к внешним механически воздействи м иЗоа отсутстви  отрицательно обратной св зи на частоте помехи; узкий дйнамический частотный диапазон измер емого сигнала, так как преобразователь работает на частоте основного тона. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности преобразовател . Это достигаетс  тем, что устройство сна жено вьщелени  колебаний первого обертона подвижного электрода, фильтром и усилителем основного тона, подключенным к обмотке подавлени  основного тона, дополнительно намотанной на посто нном магните встречно обмотке возбуждени , а также при репленным к неподвижному электроду металлическим треугольным наконечником, тупой угол которого обращен к подвижному электроду с вершиной, отсто щей от его свободного конца на рассто нии 1/5 .рабочей глины подвижного электрод:а, причемвход усилител  основного тона и блока выделени  ко е1бани  первого обертона подключены к выходу предусилител , а выход блока вьщелени  кол баний первого обертона - к фазовому детектору и генератору. На чертеже приведена принципиальна  схема устройства. Устройство содержит П-образный магнито провод, на одном конце которого закреплен посто нный магнит 1 с обмоткой возбуждени  2, к другому концу консольно: прикреплен подвижнь1й элекгрод-магнитопровод 3. Неподвижный электрод 4 емкостного преобра зовател  снабжен треугольным .наконечником 5, вершина тупого утла :которого обращена к подвижному электроду и отстоит от его свободного конца на рассто нии 1/5 paбоч-ей длины. Неподвижный электрод прикреплен к корпусу преобразовател  6 диэлектрическим держателем 7. Устррйство включает блок 8 вьщелени  колебаний первого обертона пойвижного электрода, фильтр 9 и усилитель 10 основного тона, выход которого подключен к обмотке подавлени  основного тона 11, дополнительно намотанной на посто нный маг-. нит встречно обмотке возбуждени . Вход усилител  основного тона и блока выделени  колебаний первого обертона подключены к выходу предусилител  12, а выход блока вьщелени  колебаний первого обертона - к фазовому детектору 13 и генератору 14. Выход генератора подключен к обмотке возбуждени  и фазовому детектору. Выход фазового детектора подключен к индикатору 15. Подвижный и неподвижный электрод, снабженный наконечником треугольной формы , образуют конденсатор, емкость которого измен етс  при изменении угла меж-гду осью подвижного электрода и направлением силы т жести. Несовпадение направлени  силы т жести с осью подвижного электрода приводит к прогибу последнего. Вследствие этого рассто ние между электродами конденсатора  вл етс  функцией угла наклона подвижного электрода относительно направлени  силы т жести. От приложенного .напр жени  конденсатор зар жаетс , возни кает напр женность электрического пол  между пластинами. Подвижней электрод от генератора через обмотку возбуждени  приводитс  в колебательное движение на частоте первого обертона и поэтому при наличии прогиба емкость конденсатора  вл етс  функцией времени и угла наклона. Посто нное электрическое поле преобразуетс  в переменное , на пластинах конденсатора возникает переменный электрический зар д, который, протека  через конденсатор св зи 16, вызывает на. входе предусилитед  переменное напр жение , амплитуда.и фаза которого  вл етс  функцией угла наклона подвилшого электрода относительно направлени  силы т жести. Консольно закрепленный подвижный электрод подвержен вли нию внешних механических .ооздействий, под действием которых возникает спектр его собственных колебаний, причем амплитуда основного тона во много раз больше амплитуды колебани  первого обертона . С выхода предусилител  составл юща  осно.вного тона вьщел етс  с помощью фильтра и после усилени  подаетс  на обмотку, намотаннук на посто нный магнит, в противофазе с колебанием электрода на основном тоне. Введение отрицательной обратной св зи на частоте основного тона ослабл ет вли ние внешних механических воздействий, что уменьшает рассто ние между электродами конденсатора и повышает чувствительность устройства. Информаци  об угле наклона оп редел етс  амплитудой и фазой напр жени  частоты первого обертона. В профиле колебани  подвижного : элвктрода на частоте первого обертона имеют место два противо фазных участка, узел между которыми отст ит от свободного конца на рассто нии 1/5 рабочей длины. Наличие двух противофазных участков позвол ет выполнить неподвижный электрод с наконечником, имеющим в продольном сечении форму треугольника, верши на тупого угла которого обращена к узлу колебани  подвижного электрода. При этом формируютс  два,, противофазных переменных напр жени , суммирующиес  непосредственно на неподвижном электроде. Это уменьшает дрейф выходного переменного на пр жени , обусловленный непосто нством контактной разности потенхш ов между эле тродами конденсатора. Образовавшийс  в сумматоре сигнал при изменении угла наклона измен етс  по амплитуде и по фазе. Изменение сигнала по фазе относительно опорного напр жени , подаваемого .от генератора к фазовому детектору, дополнител но Повышает чувствительность устройства. Частота преобразовани  на первом обертоне в шесть раз выше частоты преобразовани  на основном тоне, поэтому частотный динамический диапазон увеличен. Применение двух противофазных емкостных преобразователей на частоте первого обертона подвижного электрода повьшает чувствительность до 6 угловых минут. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  угла отклоне ни  от вертикали, содержащее корпус, неПОДВИЖНЫЙ П-образный магнитопровод, на одном конце которого закреплен посто нный магнит с обмоткой возбуждени , к другому консольно прикреплен подвижный электродмагнитопровод , неподвижный электрод емкостного преобразовател , расположенный у свободного конца подвижного электродамагнитопровода , прикрепленный к корпусу через диэлектрический держатель, на котором неподвижно укреплена пластина емкости св зи, подключенна  через предусилитель и фазовый детектор к индикатору, и генератор , подкшэченный. к обмотке возбуждени , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повьЕиени  чувствительности устройства, оно снабжено блоком выделени  колебаний первого обертона подвижного электрода, фильтром и усилителем основного тона, подключенным к обмотке подавлени  основного тона, дополнительно намотанной на посто нном магните встречно обмотке возбуждени , а также прикрепленным к неподвижному электроду металлическим .треугольным наконечником ту- пой угол которого обращен к подвижному электроду с вершиной, отсто щей от его свободного конца на рассто нии 1/5 рабочей длины подвижного электрода, причем вход усилител  основного тона и блока выделени  колебани- первого обертона подключены к выходу предусилител , а выход блока выделени  колебаний первого обертона - к ф 13овому детектору и генератору. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе.; 1,Пйтент Франции 1595917, кл, G-01 С 9/ОО, 1970. 2,Казанков В. И. и др, Емкостный датчик вертикали, Извести  вузов СССР Приборостроение, 1969, том XII, К 6. 3,Шинтльмейстер . И. Электронна  лампа как прибор дл  физических измерений, М-Л., ГИТТЛ, 1949 с. 336.