Датчик угла наклона объекта Советский патент 1983 года по МПК G01C9/18 G01C9/02 

(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно - измерительной технике, а именно к устройствам для определения пространственного положения объектов, и может быть использовано в геодезии, строительстве, в навигационных сис- темах управления подвижными объектам в том числе имеющими многооборотное осевое вршдение, для определения положения местной вертикали относительно направления вектора гравитационного поля.

Известны указатели положения объекта, содержащие кольцевую прозрачную трубку, заполненную окрашенной жидкостью с пузырьком газа, по пбложвнию которого относительно кольцевой трубки, закрепленной на объекте, определяется, положение объекта в поле гравитационных сил .

Наиболее близким к предлагаемому по технической dymHocTH и достигаемому результату является датчик угла наклона, содержащий кольцевую прозрачную трубку,заполненную окрашенной жидкостью, и пузырек газа,источник освещения и полоску светопроводящего пластика,например плексигласа 3,

Трубка закрепляется на объекте и не вращается. В конструкции предусматривается освещение с применением лампы, питаемой от батареи, посилающей лучи света по круговой траектории через ПОЛОСКУ светопроводящего пластика. Полоска расположена на внутреннем радиусе трубки, вплотную прилегает к последней, обеспечивая адекватное освещение содержимого трубки по всей ее длине. В этом датчике по10ложение пузырька в трубке наблюдается визуально, что исключает возможность получения информации объективными средствами и последующую автоматизацию обработки полученных ре15зультатов. Использование пластикового световода с неаксиально расположенным источником света не может обеспечить равномерного освещения кольцевой прозрачной трубки по всему ее кольцевому

20 периметру из-за потерь светового потока на поглощение в объеме световода и отражений от его граничных поверхностей.

Цель изобретения - автоматизация

25 измерительного процесса, повышение точности и воспроизводимости получаемых результатов.

Поставленная цель достигается тем, что датчик угла наклона объекта,содер30жащий оптически прозрачную кольцевую трубку, закрепленную на объекте, заполненную жидкостью, поглощающей оптическое излучение, пузырек непоглощающего оптическое излучение газа, и источник оптического излучения, снаб жен дисковым световодом с расположен ным в его центре источником оптического излучения, примыкающим своей . внешней кольцевой поверхностью к вну тренней части кольцевой прозрачно трубки, а приемники оптического излу чения расположены по периметру вдоль внешней части кольцевой щелевой диафрагмы, введенной в датчик,ограничива ющей угол обзора приемников и помещенной между приемниками и внешней поверхностью кольцевой прозоачной трубки,причем угловой размер пузырьк газа не меньше углового размера одно го и не более углового размера двух смежных приемников оптического излучения. На фиг. 1 изображен датчик угла наклона; на фиг. 2 - тоже, вертикал ный разрез, Датчик угла наклона содержит источник 1 оптического излучения, расположенный в центре дискового световода 2, передающего этот поток на кольцевую прозрачную трубку 3, примыкающую к внешней кольцевой поверхности дискового световода 2, и содер жащую пузырек 4 газа и оптически поглощающую жидкость 5, кольцевую щеле вую диафрагму 6, формирующую узкий по профилю кольцевого сечения оптический луч, расположенную с внешней стороны кольцевой прозрачной трубки и приемники 7 оптического излучения, установленные вдоль внешнего перимет ра кольцевой щелевой диафрагмы 6, об ращенные чувствительными поверхностям к источнику 1 оптического излучения. Продольный по внутренней поверхности кольцевп прозрачной трубки 3 углово размер пузырька 4 газа не меньше углового размера одного и не больше углового размера двух смежных приемников 7 оптического излучения. Датчик угла наклона работает следующим образом. Поток оптического излучения от источника 1 по дисковому световоду 2 передается к внутренней поверхности кольцевой прозрачной трубки 3. Для получения равномерного по углу внешнего раскрытия дискового световода 2 распределения потока излучения источник 1 оптического излучения должен создавать поток с равномерными величинами угловой плотности во всех направлениях в плоскости дискового световода 2. Дальнейшее прохождение оптического потока без ослабления возможно только в зоне расположения пузырька 4 газа на пути распространения излучения. Положение пузырька4 газа в кольцевой прозрачной трубке 3 определяется направлением результирующего вектора поля тяготения. Часть потока оптического излучения, прошедшая чет рез пузырек 4 газа, выходит за пределы кольцевой прозрачной трубки 3, соде жащей этот пузырек газа, проходит через щелевую диафрагму б и попадает на один или два приемника 7 оптического излучения, которые вырабатывают электрический позиционный сигнал. Остальные приемники оптического излучения, на которые попадает небольшая часть потока оптического излучения, ослабленного при прохождении через оптически поглощающую жидкость 5, в формировании электрического позиционного сигнала не участвуют. Угловое положение объекта, измеряемое датчиком, дискретное, с шагом квантования, определяемым угловыми размерами приемников оптического излучения. Переход от одной позиции дискретизации к другой осуществляется после уравновешива 1ия величин элек- трических позиционных сигналов от двух, смежных приемников оптического излучения при таком угловом положении объекта, когда оптическим излучением, прошедшим через пузырек 4 газа, одновременно и в равной пропорции эти приемники были облучены. Текущий отчет производится с приоритетом по большему сигналу. Электрические позиционные сигналы, вырабатываемые приемниками оптического излучения, содержат информацию об угле наклона объекта в поле сил тяготения. Использование предлагаемого датчика угла наклона позволит автоматизировать процесс измерений, повысить точность результатов. Формула изобретения Датчик угла наклона объекта, содержащий оптически прозрачную кольцевую трубку, закрепленную на объекте, за1Толненную жидкостью, поглощающей оптическое излучение, пузырек непоглощающего оптическое излучение газа и источник оптического излучения, отличающийся тем, что, с целью автоматизации процесса измерений, повышения точности и воспоизводимости получаемых результатов, он снабжен дисковым световодом с расположенным в его центре источников оптического излучения, примыкающим своей внешней кольцевой поверхностью к внутренней части кольцевой прозрачной трубки, а приемн1 ки оптического излучения расположены по периметру вдоль внешней части кольцевой щелевой диафрагмы, введенной в датчик, ограничивающей угол обзора приемников и пометенной между приемниками и внешней поверхностью кольцевой прозрачной трубки, причем угловой размер пузырька газа не меньше углового размера одного и не больше углового размера двух смежных приемников оптического излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1478607, кл. G01 С 9/00 опублик. 20.03.67.

2001174, кл. G1 F, G01 С опублик. 1979.

№ 3673697, кл. 33-348, G01 опублик. 1972 (прототип).

фиг 1