УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ Российский патент 2003 года по МПК G01C9/06 G01C9/18 

Описание патента на изобретение RU2212631C1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов.

Известно устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее сосуд, частично заполненной жидкостью, и два стержневых звукопровода, наполовину погруженных в жидкость. На верхних концах звукопроводов закреплены излучатель и приемник ультразвука, включенные в цепь обратной связи операционного усилителя. Измерение угла наклона производится по изменению резонансной частоты [1].

Указанное устройство имеет сложную конструкцию и низкую виброустойчивость, что не позволяет его использовать для динамических измерений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью. В корпусе под углом 45o к его основанию установлены и сопряжены друг с другом посредством границы раздела жидкостей ультразвуковой излучатель, подключенный к выходу генератора, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по изменению амплитуды сигнала [2].

Недостатками известного устройства являются невысокий порог чувствительности и низкая помехоустойчивость, что ограничивает точность измерений.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в улучшении метрологических характеристик и в повышении точности обработки измерительных сигналов.

Указанная цель достигается тем, что датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью, ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник, установленные в корпусе под одинаковыми углами к его основанию и сопряженные друг с другом посредством границы раздела жидкостей, дополнительно снабжен усилителем и соединенным с его выходом частотомером, причем ультразвуковой излучатель подключен к выходу введенного усилителя, а ультразвуковой приемник - соответственно к входу введенного усилителя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит корпус 1 с цилиндрической камерой, заполненной в равных частях двумя несмешивающимися жидкостями 2 и 3 с различной плотностью. Под одинаковыми углами к плоскости основания корпуса располагаются излучатель 5 и приемник 6 ультразвука. Граница раздела жидкостей 4 используется в качестве отражателя ультразвука. Излучатель 5 соединен с выходом усилителя 7, а приемник 6 подключен к его входу. Выход усилителя 7 также соединен со входом частотомера 8.

Датчик работает следующим образом.

При вертикальном положении датчика выполняется условие самовозбуждения усилителя 7 на резонансной частоте, определяемой геометрическими параметрами резонатора, роль которого выполняет жидкость 2. В результате возникает стоячая волна, энергия которой передается приемнику ультразвука 6. При этом на выходе усилителя возникает напряжение резонансной частоты fp. При возбуждении стоячей волны на расстоянии, пройденном ультразвуковой волной от излучателя 5 до приемника 6, укладывается целое число длин полуволн.

При отклонении от вертикали появляются угловые рассогласования между камерой и поверхностью раздела жидкостей, вследствие чего изменяются геометрические параметры резонатора. В результате изменяются и условия самовозбуждения усилителя 7, и на его выходе возникает напряжение частотой fр+Δf, где Δf - абсолютное изменение частоты при отклонении от вертикали. Частота выходного сигнала усилителя 7 измеряется с помощью частотомера 8.

Применение частотного преобразователя позволяет улучшить метрологические характеристики датчика, повысить помехозащищенность и точность обработки измерительных сигналов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Авт.свид. СССР 1673831, МКИ G 01 С 9/06.

2. Патент РФ 2093791, опубл. 14.01.1998.

Похожие патенты RU2212631C1

название год авторы номер документа
ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 1995
  • Есипов В.Н.
RU2093791C1
ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 1998
  • Есипов В.Н.
  • Есипов А.В.
RU2175755C2
ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 2003
  • Есипов В.Н.
  • Есипов А.В.
RU2247943C1
ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 2009
  • Есипов Виталий Николаевич
  • Незнанов Александр Иванович
RU2392585C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ 1996
  • Есипов В.Н.
RU2122743C1
ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА 2012
  • Незнанов Александр Иванович
  • Есипов Виталий Николаевич
RU2517785C1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ 2001
  • Римлянд В.И.
RU2213336C2
МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ДВУХКООРДИНАТНЫЙ НАКЛОНОМЕР 2008
  • Воронцов Александр Анатольевич
  • Дёмин Евгений Станиславович
  • Дёмин Станислав Борисович
RU2389975C2
Устройство для измерения сдвига фаз акустических волн на границе пьезопреобразователь-среда 1982
  • Бердыев Ата Абдурахманович
  • Хемраев Бабанияз
  • Рудин Александр Васильевич
SU1130793A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1995
  • Фетисов В.С.
RU2109277C1

Реферат патента 2003 года УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. Устройство содержит корпус с цилиндрической камерой, ультразвуковой приемник, ультразвуковой излучатель, усилитель и частотомер. Камера заполнена двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью. Ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник установлены в корпусе под одинаковыми углами к его основанию и сопряжены друг с другом посредством границы раздела жидкостей. Выход усилителя соединен с частотомером. Ультразвуковой излучатель подключен к выходу усилителя. Жидкость, в которую излучается ультразвук, выполняет роль резонатора, определяющего частоту самовозбуждения усилителя. Технический результат состоит в улучшении метрологических характеристик и в повышении точности обработки измерительных сигналов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 212 631 C1

Датчик угла отклонения от вертикали, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью, ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник, установленные в корпусе под одинаковыми углами к его основанию и сопряженные друг с другом посредством границы раздела жидкостей, отличающийся тем, что дополнительно снабжен усилителем и соединенным с его выходом частотомером, причем ультразвуковой излучатель подключен к выходу введенного усилителя, при этом жидкость, в которую излучается ультразвук, выполняет роль резонатора, определяющего частоту самовозбуждения усилителя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2212631C1

ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 1995
  • Есипов В.Н.
RU2093791C1
Ультразвуковой измеритель наклона 1989
  • Джагупов Рафаил Григорьевич
  • Хамид Абдалла Джалаб
  • Яковлев Дмитрий Павлович
SU1673831A1
Ультразвуковое устройство для измерения углов наклона 1980
  • Шпак Александр Александрович
  • Немов Аркадий Леонидович
SU881522A1
ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ 1998
  • Есипов В.Н.
  • Есипов А.В.
RU2175755C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОБЕРНУТОГО УНИФИЦИРОВАННОГО КОНТЕЙНЕРА ДЛЯ ЖИДКИХ, ПОРОШКООБРАЗНЫХ, ГРАНУЛИРОВАННЫХ ИЛИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ), УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОБЕРНУТОЙ УНИФИЦИРОВАННОЙ УПАКОВКИ ДЛЯ ЖИДКИХ, ПОРОШКООБРАЗНЫХ, ГРАНУЛИРОВАННЫХ ИЛИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ 1991
  • Питер Джонстоун
  • Гари Эммертон
  • Пол Джеймс Фитцпатрик
  • Перехама Ханара
  • Линдсей Джордж Виборн
RU2113383C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСИЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ 2008
  • Расторгуев Дмитрий Александрович
  • Драчев Олег Иванович
  • Расторгуева Оксана Анатольевна
RU2381282C1

RU 2 212 631 C1

Авторы

Есипов В.Н.

Есипов А.В.

Даты

2003-09-20Публикация

2002-03-26Подача