SU838337A1 - Устройство дл измерени угла отклонени ОТ ВЕРТиКАли - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ

I

Изобретение относитс  к измерительной технике, а точнее к уст эойствам, служащим дл  измерени  углов отклонени  объектов от .вертикали.

Известны устройства дл  определени  угла наклона, содержащие инерционную массу и струнный преобразователь магнитноэлектрического типа 1.

Недостатком таких устройств  вл етс  наличие подвижных частей, что ведет к по влению люфтов, и, соответственно, снижению точности измерений и надежности.

Известен также компенсационный датчик ма тникового типа, содержащий ма тник, емкостной преобразователь, компенсационные гири, который позвол ет повысить точность измерени  за счет компенсационной структуры построени  датчика 2.

Однако и это устройство имеет недостатки , свойственные всем датчикам ма тникового типа из-за наличи  подвижных частей.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее корпус, внутри которого на оси подвешен ма тник, струнный дифференциальный преобразователь, магнитные системы, усилители возбуждени 

колебаний струн, блок сравнени . Струны преобразовател , расположенные по одной пр мой и укрепленные одними концами на штанге ма тника, закреплены другими концами на корпусе 3.

Недостатками данного устройства  вл етс  наличие подвижных частей, ведущих к по влению люфтов, что значительно снижает точность измерений, а также малый рабочий диапазон ±15°.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение рабочего диапазона.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  угла отклонени  от вертикали, содержащем корпус, внутри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждени  колебаний струн и блок сравнени , штанга выполнена в виде биморфного пьезокерамического кристалла, на одном конце которого закреплен груз, а другой конец жестко соединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждени  колебаний струн соединены со входами блока сравнени , выход которого соединен с бнморфным пьезокерамическим кристаллом.

На чертеже приведена принципиальна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1, ма тник, состо щий из штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2 с закрепленным на одном его конце грузом 3, второй конец кристалла 2 жестко св зан с корпусом 1 устройства. На грузке 3 ма тника закреплены струны 4, 5, вторыми концами закрепленные на корпусе 1. Выходы усилителей 6, 7 возбуждени  колебаний струн соединены со входами блока 8 сравнени , выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристаллом 2.

Устройство работает следующим образом .

При отсутствии внещних воздействий, т. е. при угле отклонени  равном нулю, собственные частоты струн 4, 5 равны и соответственно равны частоты на выходе усилителей б, 7 и выходное напр жение блока 8 сравнени  равно нулю.

При отклонении корпуса 1 от вертикали на угол оС возникает сила F Р sin,., где Р сила т жести груза 3 ма тника, пытающа с  изогнуть щтангу, выполненную в виде биморфного пьезокерамического кристалла 2. При этом собственные частоты струн 4, 5 начинают измен тьс  (одна увеличиваетс , друга  уменьшаетс ), соответственно измен ютс  частоты сигналов с усилителей 6, 7. На выходе блока 8 сравнени  по вл етс  напр жение, подающеес  на биморфный пьезокерамический кристалл 2. Под действием напр жени  биморфный пьезокерамический кристалл 2 воздействует на груз 3, компенсиру  силу, возникшую при отклонении корпуса 1 устройства от вертикали. Таким образом, все элементы датчика остаютс  неподвижными. При этом сигнал с выхода блока 8 сравнени   вл етс  аналогом угла отклонени  вертикали и служит выходным сигналом датчика.

Предлагаемое устройство дл  измерени  угла отклонени  от вертикали имеет преимущество по сравнению с известным за счет использовани  штанги, выполненной в виде биморфного пьезокерамического кристалла, соедин ющего в себе функции упругого и

силового элемента. Это позвол ет исключить подвижные части и приводит к повышению точности измерений и возможности использовать его на подвижных объектах. Измен   массу груза ма тника, можно расщирить рабочий диапазон устройства от О-90° (большие массы позвол ют измер ть малый углы и наоборот).

Устройство дл  измерени  угла отклонени  от вертикали, построенное по компенсационному принципу, позвол ет использовать его непосредственно не только в системе контрол  Отклонени  от вертикали, но передавать его выходной сигнал непосредственно в систему стабилизации роторного экскаватора . Одновременное использование сигнала

датчика в системе контрол  и управлени , резкое повышение точности и надежности устройства позволит получить экономический эффект на один экскаватор в размере 10 тыс. руб. в год.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  угла отклонени  от вертикали, содержащее корпус, внутри которого на штанге подвешен груз, соединенный со струнным дифференциальным преобразователем, усилитель возбуждени  колебаний струн и блок сравнени , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности измерений и расширени  рабочего диапазона , штанга выполнена в виде биморфного пьезокерамического кристалла, на одном кон це которого закреплен груз, а другой конец жестко соединен с корпусом, причем выходы усилителей возбуждени  колебаний струн

   соединены со входами блока сравнени , выход которого соединен с биморфным пьезокерамическим кристалло.м.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 300759, кл. G 01 С 9/06, 24.03.69.
2. 2.Авторское свидетельство ПНР № 82296, кл. G 02 С 9/08, 1978.
3. 3.Авторское свидетельство СССР

   № 540137, кл. G 01 С 9/06, 17.07.75 (прототип ) .

   E.bi