SU994914A1 - Преобразователь углов наклона объекта (его варианты) - Google Patents

Description

{5)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВ .НАКЛОНА ОБЪЕКТА (ЕГО .ВАРИАНТЫ)

Изобретение относитс  к областм ; контрольно-измерительной техники и,может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства дл  измерени  наклона объектов относительно горизонта.

Известны контактные преобразователи углов наклона, позвол ющие проводить скаларные измерени  изменени  углов наклона объекта относительно ю горизонта. Чувствительным элементом в этом преобразователе  вл етс  шар, перемещаюи ийс  внутри полусферы и замыкающий при этом контактные пластинки , расположенные на полусфере D. is

Недостатком таких преобразователей  вл етс  низкие чувствительность и надежность измерений.

Известен пространственный сигна- 20 лизатор угла наклона, содержащий ма тниковый чувствительный элемент в виде металлического шара, рассеивающего электромагнитную энергию и уменьшающего коэффициент взаимоиндукции между контурной катушкой и катушкой обратной св зи, включанных в цепь автогенератора .

Недостатком данного преобразовател   вл етс  низка  его чувствительг ность и точность измерени . Это объ сн етс  тем, что ма тниковый .чувствительный элемент перемещаетс  в резко различающихс  по своей однородности и интенсивности электромагнитных пол х .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  определени  измерени  углов наклона объекта, в котором ма тник из ферромагнитного материала размещен внутри обмотки катушки индуктивного преобразовател , включенной в цепь измерительного автогенератора 2 .

Недостатком преобразовател   вл етс  невозможность измерений с его помощью -скал рных изменений углов наклона объекта относительно горизонта. 3 ЭЭ Целью изобретени   вл етс  высокоточное измерение скал рного изменени  углов наклона объекта относительно горизонта. Указанна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе углов наклона объекта по первому варианту, содержащем корпус, ма тник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного автогенератора , одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осева  направл юща  катушки индуктивности перпендикул рна поверхности основани  корпуса преобразовател , а ма тник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцевой стороны каркаса катушки индуктивности , при этом кратчайшее рассто ние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определ етс  максимально измер емым углом наклона, причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности, а осева  длина катушки индуктивности св зана с диаметром шара соотношением 2 ОшВ преобразователе углов наклона объекта по второму варианту, содержащем корпус, ма тник в виде металли ческого цилиндра, расположенный внут ри каркаса цилиндрической катушки ин дуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного аЕ(тогенератора, в котором одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осева  направл юща  катушки индуктивности перпендикул рн поверхности основани  корпуса прёЪбразовател , а середина одной из торцовых поверхностей цилиндрического ма тника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом рассто ние о внутренней поверхности каркаса катуш ки индуктивнос ги до нижней части боковой поверхности цилиндра определ е с  максимально измер емым углом наклона , причем середины осевых длин цилиндра и катушки индуктивности совадают друг с другом, а осева  длина катушки индуктивности св зана с осевой длиной цилиндра соотноше 1ием е.2 с. На фиг,1 изображена принципиальна  схема конструкции преобразовател  с аровым ма тником, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З изображена принципиальна  схема конструкции преобразовател  с цилиндрическим ма тником, вид сбоку; на фиг. же, вид сверху; на фиг.5 изображена блок-схема электронного измерительного преобразовател , в цепь которого включены предлагаемые преобразователи углов наклона; на фиг.6 даны математические соотношени , описывающие взаимодействие шарового ма тника с электромагнитным полем катушки индуктивности . Преобразователь (фиг.1 и 2 ) содержит основание корпуса 1, в котором укреплена одна из торцовых сторон каркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, что осева  направл юща  Х-Х катушки индуктивности 3 перпендикул рна поверхности основани  корпуса 1 преобразовател . Ма тник k в виде металлического шара подвешен на нити 5, другой конец которой укреплен в центре Р второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3 на опорной пластине 6, расположенной на каркасе 2 катушки индуктивности 3. Рассто йие d от внутренней поверхности каркаса 2 катушки индуктивности 3 до поверхности шара определ етс  максимально измер емым углом наклона. Центр О шара k совпадает с серединой осевой длины | катушки индуктивности 3. Осева  длина к катушки индуктивности 3 св зана с диаметром D шара k соотношением 1к , 2 Ощ. Преобразователь (фиг.З и k) содержит основание корпуса 1, в котором укреплена одна из торцовых сторон-каркаса 2 цилиндрической катушки индуктивности 3 так, что осева  направл юща  Х-Х катушки индуктивности 3 перпендикул рна поверхности основани  корпуса 1 преобразовател . Ма тник 7 в виде металлического цилиндра подвешен на нити 5. другой конец которой укреплен в центре Р второй торцовой стороны каркаса 2 катушки индуктивности 3 на опорной пластине 6,

5Э

расположенной на каркасе 2 катушки индуктивности 3Катушка индуктивности 3 включена в задающий колебательный контур управл емого высокочастотного автогенератора 8,  вл ющегос  составной, частью электронного измерительного преобразовател  (фиг.5). Опорный тогенератор 9 и управл емый автогенератор 8 через схему 10 смешени -частот , фильтр 11 нижних частот и усилитель-формирователь 12 подключены к частотомеру 13Преобразователь углов наклона (1 и 2) работает следующим образом (принцип работы обоих преобразователей одинаков).

В горизонтальном положении преобразовател  (угол наклона V 0) центр О шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности 3При этом выходна  частота f-j управл емого высокочастотного автогенератора 8 равна выходной частоте f2 опорного автогенератора 9- Вычита  эти частоты в блок-схеме (фиг.5), получаем на индкаторе частотомера 13 нулевое значение частоты, соответствующее горизонтальному положению преобразовател  углов наклона (переход  от сферической системы координат к цилиндрической , можно получить выражени  дл  цилиндрического ма тника).

При наклоне объекта в любую из сторон относительно горизонта происходит , уменьшение импеданса катушки индуктивности, определ емое в соответствии с выражением(фиг.б). При этом происходит увеличение выходной частоты f управл емого автогенератора 8. Вычита  частоты f и f« автогенераторов 8 и 9, получаем на индикаторе частотомера 13 частоты, соотвествующие определенному углу наклона объекта относительно горизонта.

Экспериментальные исследовани  подтвердили возможность измерени 

скал рных изменений углов наклона.

Технико-экономический эффект от применени  предлагаемого преобразовател  углов наклона заключаетс  в простоте конструктивного исполнени  преобразбвател , высокой точности и чувствительности проводимых с его помощью измерений скал рных изменени углов наклона объектов.

6

Claims (2)

1.Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, ма тник в виде металлического шара, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный

в каркасе на шарикоподшипниковых опорах , причем катушка индуктивности включена . в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, отличающийс  тем, что, с целью высокоточного измерени  скал рного изменени  углов наклона объекта относительно горизонта, в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осева  направл юща  катушки индуктивности перпендикул рна -поверхности основани  корпуса преобразовател , а ма тник подвешен на нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее рассто ние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до поверхности шара определ етс  максимально измер емым углом наклона , причем центр шара совпадает с серединой осевой длины катушки индуктивности , а осева  длина катушки индуктивности не менее двух диаметров шара.

2.Преобразователь углов наклона объекта, содержащий корпус, ма тник в виде металлического цилиндра, расположенный внутри каркаса цилиндрической катушки индуктивности и укрепленный в каркасе на шарикоподшипниковых опорах, причем катушка индуктивности включена в цепь высокочастотного измерительного автогенератора, отличающийс  тем, что, с целью высокоточного измерени  скал рного изменени  углов наклона объекта относительно горизонта, в нем одна из торцовых сторон каркаса катушки индуктивности укреплена в основании корпуса так, что осева  направл юща  ка тушки индуктивности перпендикул рна поверхности основани  корпуса преобразовател , а середина одной из торцовых поверхностей цилиндрического ма тника прикреплена к нити, другой конец которой укреплен в центре второй торцовой стороны каркаса катушки индуктивности, при этом кратчайшее рассто ние от внутренней поверхности каркаса катушки индуктивности до нижней части боковой поверхности цилиндра определ етс  максимально измер емым углом наклона, причем середины осевых длин цилиндра и катушки индуктивности совпадают друг с другом, а осева  длина катушки индуктивности не менее двух осевых длин цилиндра.

Фег 9 8 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 221329, кл. G 01 С 9/12, 01.02.71 2., Авторское свидетельство СССР № 563866, кл. G 01 С 9/12, 02.05.73 (прототип).

Фог. г

/

фуг.