SU744228A1 - Устройство дл измерени угла наклона горизонтальной оси объекта - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСИ ОБЪЕКТА

1

Изобретение относитс  к приборостроению , а более конкретно, к астрономическому приборостроению, например, устройствам дл  измерени  наклона оси меридианного круга или пассажного инструмента.

Известны устройства, используемые с этой целью, содержащие камерные пузырьковые уровни с ценой делени  1. Уровни устанавливаютс  на специальную раму, котора  подвешиваетс  или устанавливаетс  на цапфы оси. Отсчет положени  пузырька производ т через минуту после установки по обоим концам пузырька с точностью до 0,2 делени  или уровни фотографируют и по снимку производ т определение положений пузырька 1.

Таким образом, измерение наклона требует много времени, а точность измерени  не превышает 0,2 , так как на точность вли ют температура и градиенты температуры окружающей среды, а также залипание пузырька.

Известны также устройства дл  определени  наклона горизонтальной оси вращени , содержащие сообщающиес  сосуды и винтовые микрометры дл  фиксации положени  уровн  жидкости в них. В верхней

части винтов микрометров жестко закреплены марки, совмещаемые с помощью горизонтально установленной зрительной трубы с марками, задающими высоты контролируемых точек 2.

JНаиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  определени  угла наклона горизонтальной оси объекта, содержащее сообщающиес  посредством канала сосуды, заполненные жидкостью, с помешенными в них поплавками и измеритель уровн  жидкости 3.

При наклоне датчика жидкость сохран ет горизонтальную поверхность, а относительно сосуда один из поплавков поднимаетс , в то врем  как второй опускаетс . По разности подъема и опускани  поплавков измерительна  система устройства определ ет его наклон. При использовании этого устройства дл  измерени  наклонности оси меридианного круга в процессе наблюдени  его необходимо установить на ось меридианного круга, котора  вращаетс . В этом случае при изменении наклонности оси жидкость в сосудах, перетека  из одной части сосуда в другую, будет колебатьс .

что снижает быстродействие устройства, точность его также снижаетс  из-за трени  стержней о внутреннюю поверхность индуктивных датчиков.

Цель изобретени  - создание устройства, обладающего способностью измерени  наклонности в любой момент времени наблюдени , повышени  точности и быстродействи  измерени  наклонности.

Указанна  цель достигаетс  тем, что измеритель уровн  жидкости выполнен в виде оптических решеток, снабженных взаимодействующими упорами, один из которых выполнен со щупами, прижатыми упругими элементами к цапфам горизонтальной оси инструмента, а другие установлен1з1 на поплавках , помещенных в сосудах, установленных на неподвижных фундаментах, причем указанные рещетки оптически св заны с фотоэлектрической системой, расположенной на отдельном фундаменте и подключе ной к приводу и к блоку отсчета, а к каналу , соедин ющему сосуды, подсоединена упруга  емкость, соединенна  через контактирующие с ней рычаги с приводом; причем параллельно приводу уста}ювлен температурный компенсатор, соединенный с рычагами привода, а сосуды соединены с каналом через герметизированные шлюзы, сохран ющие жидкость в сосудах и канале в рассоединенном состо нии.

На риг. 1-3 схематически изображены устройство и меридианный круг; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1, разрез в плоскости, перпендикул рной оси меридианного круга; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4; па фиг. 6 -разрез Б Б на фиг. 4; на фиг. 7 -- узс.л

II на фиг. 1; на фиг. 8 функпиопальпа  схема измерений.

Устройство состоит из сосудов 1, установленных на фундаментах 2 меридианного круга, соединенных через герметизирующие щлюзы 3 и упругие элементы (сильфоны) 4 с каналом 5, средн   часть которого соединена с упругой емкостью 6, контактируюншй с рычагами 7 электропривода 8. Щупы 9 оптических решеток наход тс  в контакте с цапфами 10 горизонтальной оси меридианного круга. Осветители 11, чувствительные элементы 12 фотоэлектрической системы и блок 13 счета и измерений установлены па отдельных фундаментах, не св занных с фундаментами меридианного круга и сосудов. Длина канала определена размерами трубы 14 меридианного круга. Сосуды 1 одинаковы и взаимозамен емы по 1п;позам 3. Внутреннее устройство сосуда 1 показано на фиг. 4-6. Корпус 15 сосуда с защитными стеклами 16 и 17 и щупо.м 9 герметичен дл  жидкости и ее паров. Щуп 9 решетки 18 имеет только одну степень свободы , определ емую мембранами 9 и 20, и пружиной 21 прижат к цапфе 10 в точке 22. Рещетка 18 имеет упор 23, в который при подъеме поверхности жидкости в сосуде упираетс  во взаимодействуюпгий с ним

встречный упор 24 решетки 25, установленной на поплавке 26, имеющим также как и щуп 18 только одну степень свободы, определ емую четырьм  упругими шарнирами 27. соедин ющими поплавок с корпусом сосуда .

Механизмы подъема и опускани  поверхности (уровн ) .жидкости и удержани  ее на посто нном относительно сосуда уровне, показанные на фиг. 7, включают в себ  упругие емкости 6 с кронштейнами 28, рычаги 7 с роликами 29, привод 8 и воздействуюндий на рычаги параллельно с приводом температурный компенсатор, состо щий например, из стержн  30 и стаканов 31 и 32, выполненных из материалов с различным коэффициентом те.мпературного расширени . Температурный компенсатор раст гивает упругую емкость при повыщении температуры , воздейству  ролика.ми 29 на кронштейны 28. При понижении температуры компенсатор, уменьша  свою длину, позвол ет пружинам 33 сжимать упругие емкости , и жидкость в сосудах и канале поднимаетс .

Функцио1- альна  схема из.мерений включает в себ  фотоэлектрическую систему 34. состо пгую из осветителей 11, приемников 12 излучени  чувствительных элементов, блока 13 счета и измерений и оптических решеток 18 и 25.

Блок 13 счета измере1П1Й состоит из реверсивных счетчиков 35 и 36. сумматора 37,

блока 38 анализа перемеигений, эле.мента 39. Устройство имеет выход 40. Устройство рабогает следущим образом. .мы измерени  наклонности оси при начале астрономических наблюдений и в процессе наблюдений различны.

Режим измерени  наклонности оси при начале измерени  осуществл етс  после включени  прибора. Блок 38 включает электропривод 8, который разводит рычаги 7 в стороны, си.па пружины 7 такова, что преп тствует раст гиванию в стороны температурного компенсатора, состо шего из деталей 30, 31 и 32, а обеспечивает при этом сжатие упругих емкостей 6. Сжатие упругих емкостей вызывает выталкивание части жидкости в канал и сосуды. Уровень жидкости в канале и сосудах начинает подниматьс , тем са.мы.м поднимаютс  поплавки, necynuie оптические региетки 25.

Поскольку щупы 9 с оптически.ми рещетками 18 посредством мембран 19 и 20

наход тс  посто нно в контакте с цапфами оси, оптические реп1етки 18 в этот момент рассматриваютс  как неподвижные относительно огггических решеток 25, поднимающихс  вместе с жидкостью.

На выходе чувствительных элементов 12

Claims (3)

1. образуетс  последовательность импульсов. Пол рность импульсов соответствует направлению перемещени . Счет импульсов реверсивными счетчиками 35 и 36 прекращаетс  тогда, когда поверхность жидкости достигает такого уровн , при котором происходит упир ние упоров 23 и 24 оптических решеток , т. е. прекращаетс  вынужденное движение penieTOK 25. Прекращение изменений показаний счетчиков 35 и 36 вы вл ет блок 38 и выдает команду на электропривод 8 на прекращение подъема уровн  жидкости и переход на снижение уровн . Одновременно с этой командой счетчики 35 и 36 обнул ютс . Возможное продолжение подъема уровн  жидкости (по инерции) после упирани  упоров 23 и 24 не измен ет точности измерени . При снижении уровн  жидкости, с момента выхода упоров 23 и 24 из состо ни  контакта, показани  каждого из счетчиков соответствуют линейному перемещению поплавков 26. Блок 38 вы вл ет момент, когда один из поплавков снижаетс  на заданную величину, определ емую при регулировке блока 38, и выдает команду на прекращение работы электропривода 8. Разность показаний счетчиков 35 и 36 соответствует разности рассто ний цапфы от уровн  жидкости и пропорциональна наклонности оси. Цифровой код, пропорциональный наклонности оси, формируетс  на выходе сумматора 37, проходит через элемент 39 на выход 40 устройства. В процессе астрономических наблюдений измерение наклонности оси производитс  по команде наблюдател  и может быть произведено в любой момент наблюдени . В процессе наблюдений оптические решетки 25, установленные на поплавках 26, неподвижны относительно неподвижной жидкости, а оптические решетки 18 со щупами 9, наход сь в посто нном контакте с цапфами 10, как бы след т за цапфами, и в случае изменени  наклонности оси происходит перемещение оптических решеток 18 относительно решеток 25, которое приводит к изменению показаний счетчиков 35 и 36 и к изменению результирующего кода на выходе 40 устройства . Изменение только уровн  жидкости в сосудах приводит к одинаковому прекращению показаний датчиков и ие вли ет на результирующий код. Устройство содержит температурный компенсатор , который поддерживает посто нный уровень жидкости относительно сосудов при измеиении температуры. Это уменьшает движение жидкости по стенкам сосудов и уменьшает возможность залипани  жидкости. При изменении температуры, например, при повышении, жидкость, увеличива  свой объем, стремитс  повысить уровень, но в это врем  температурный компенсатор, увеличива  свою длину (детали 30. 31 и 32 изготовлены из материалов с различными коэффициентами линейных расширений), преодолева  сопротивление пружин 33, раздвигает рачаги 7, которые через ролик 29 и кронштейн 28 раст гивают упругие емкости 6, увеличива  объем последних. Длина температурного компенсатора, материал детален, составл нмцих компенсатор, и соотношение плеч рычагов 7 подобраны с таким расчетом, что fipn изменении температуры окружающей среды уровень жидкости относительно сосудов I остаетс  посто нным . Дл  периодического контрол  сохранени  работоспособного состо ни  сосудов I последние отсоедин ютс  от канала 5 по герметизированным шлюзам 3 и переставл ютс  местами. В местах соединени  канала 5 со шлюзами 3 канал содержит упругие элементы 4. Устройство по расчетным данным способно фиксировать наклонность оси с точностью не грубее 0,05 - при рассто нии между цапфами оси не менее 1,5 м. Измерение наклонности оси производитс  при любом положении трубы меридианного круга в те же моменты, в которые регистрируютс  врем  и зенитное рассто ние звезды, это значительно повышает точность результата наблюдений, так как наклонность оси становитс  известной дл  каждого момента прохождени  звезды. Устройство обладает быстродействием, которое обусловлено тем, что горизонт жидкости установлен на неподвижном фундаменте , а не на оси, наклон которой измер етс , и поэтому быстродействие ограничено только электронной аппаратурой и составл ет миллисекунды. Использование устройства освобождает наблюдател  от дополнительной обработки измерений наклона оси по интерполированию измерений на наблюдени  звезд. Устройство позвол ет автоматизировать процесс измерени  наклона оси с применением ЭВМ, с записью данных на перфокартах, перфоленте и на магнитной ленте. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  угла наклона горизонтальной оси объекта, содержащее сообщак)щиес  посредством канала сосуды , заполненные жидкостью с помещенными в них поплавками, измеритель уровн  жидкости и блок отсчета, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  непрерывности определени  наклонности оси астрономического инструмента, повышени  точности, быстродействи  и автоматизации измерений, измеритель уровн  жидкости выполнен в виде птических решеток, снабженных взаимодейвующими упорами, один из которых выполен со щупами, прижатыми упругими элементами к цапфам горизонтальной оси интрумента , а другие установлены на поплавах , помешенных в сосудах, установленных а неподвижных фундаментах, причем укаанные решетки, оптически св заны с фотолектрической системой, расположенной на тде..|Тьном фундаменте и подключенной к приоду и блоку отсчета, а к каналу, соедин юему сосуды, подсоединена упруга  емкость,

   соединенна  через контактирующие с ней рычаги с приводом.
2. 2.Устройство по п. I, отличающеес  тем, что параллельно приводу установлен температурный компенсатор, соединенный с рычагами привода.
3. 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что сосуды соединены с каналом через герметизированные шлюзы, сохран ющие

   жидкость в сосудах и канале в рассоединенном положении.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Меридианные круги абсерватории ГАИШ АН СССР (АПМ-4).

   2.Авторское свидетельство СССР № 352128, кл. G 01 С 9/22, 1971.

   3.Патент США № 3911592, кл. 33- 378, 33-366. опублик. 1975 (прототип).

   фи2.2. ().

   s /,Г

   . /

   Фа.г.6 /6 //