Устройство для определения угла отклонения подвижного объекта от вертикали Советский патент 1984 года по МПК G01C9/12 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к датчикам, измеряющим угловые координат и предназначенным для использования в системах контроля угловых пар метров подвижных объектов. Известны датчики угла отклонения от вертикали, состоящие из герметич ного корпуса, частично заполненного электролитом и четырех изолированных друг о друга электродов, расположенных попарно один против другого вдоль стенок кольцевого канала выполненного в корпусе. В датчике для регулирования степени демпфирования в кольцевом канале установлен поворотная заслонка, которая вместе с корпусом составляет дроссельное устройство. Заслонка имеет фиксированное положение, поэтому степень демпфирования, определяемая сечение щели между заслонкой и корпусом, ос тается постоянной tl. Однако при большом сечении- щели степень демпфирования будет незначительной, и, как следствие, полезный сигнал будет искажаться за счет наложения помехи в виде знакопеременного линейного ускорения. Уменьш ние сечения щели увеличивает гидрав лическое сопротивление и повышает степень демпфирования. Это приводит к уменьшению отклонения маятника под действием знакопеременного линейного ускорения, т.е. к уменьшению искажения полезного сигнала за счет помехи. Однако увеличение степени демпфирования искажает полезный сигнал - угол поворота объек та, измеряемый маятником, если измененме угла Тповорота объекта имеет динамический характер. 1Эчевидно, оптимальную степень демпфирования можно подобрать только для определенного режима изменения полезного сигнала i; помехи. На подвижных объектах такой режим заранее не известен и разнообразен. Из этого следует,VTO датчик угла отклонения от вертикали маятникового типа с постоянной степенью демпфирования не гарантирует минимальное искажение от действия знакопеременного линейного ускорения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла отклонения от вертикали подвижного объекта содержащее корпус, заполненный демп фирующей жидкостью, маятник и гидравлический демпфер, уменьшающий по грешность измерений при воздействии ускорений 2. Недостатком этого устрюйства является то, что в нем ограничена возможность увеличения степени демпфирования при изменении величины ускорения. Целью изобретения является повышение точности измерений при воздействии знакопеременного линейного ускорения путем об.спечения оптимальной степени демпфирования. Цель достигается тем, что в устройстве для определения угла отклонения подвижного объекта от вертикали, содержащем герметичный корпус, заполненный жидкостью, подвешенный в нем измерительный маятник, гидравлический демпфер с заслонкой и преобразователь угла,заслонка гидравлического демпфера выполнена в виде усеченного диска-маятника, подвешенного в корпусе .на дополнительной оси, расположенной в одной плоскости и на одной вертикали с осью подвеса измерительного маятника. На фиг.1 показан датчик, общий вид; на фиг.2 - положение измерительного маятника и диска-маятника при действии ускорения; на фиг.З - то же, при повороте корпуса; на фиг.4 - отклонение измерительного маятника под действием линейного ускорения (кривая 7 соответствует устройству с постоянным сечением щели, а кривая 8 - устройству с диском-маятником; на фиг.5 - зависимость амплитуды колебаний измери- тельного маятника (кривая 9 соответствует устройству с постоянным сечением щели, а кривая 10 - с диском-маятником). Устройство (фиг.1) состоит из . корпуса 1, внутри которого помещен измерительный маятник 2 с осью вращения О; перегородки 3, диска-маятника 4 с осью вращения О ; потенциометра 5, установленного на корпусе 1, токосъемной щетки б, связанной с маятником 2, арретира и электрического разъема (не показаны). Цилиндрическая полость (корпус) прибора герметична и заполнена демпфирующей жидкостью, например трансформаторным маслом. Гидравлический: демпфер, состоящий из пер:егородки 3 и заслонки в форме маятника усеченного диска 4, служит для автоматичес кого регулирования степени демпфирования в зависимости от амплитуды ускорения, действующего перпенди- кулярно оси маятника. Устройство работает следующим образом. Диск-маятник 4, отклоняясь под действием ускорения, уменьшает сечение щели S, через которую протекает жидкость (фиг.2). Чем больше величина ускорения, тем на больший угол fb отклоняется маятник 4 и тем на большую величину уменьшается проходное сечение щели S; перетекание жидкости затруднится и измерительный маятник 2, испытывая возросшее сопротивление, отклонится на меньший угол. Благодаря этому будет достигнуто меньшее искажение показаний преобразователя. При повороте корпуса 1 устройства на угол oto(полезный сигнал) по часово стрелке (фиг.З) встречный поток жидкости, воздействуя, на диск-маятник 4, будет Стремиться повернуть ее также по часовой стрелке. Сечение 14ели уменьшится незначительно, поэтому степень демпфирования изменится мгшо.

При экспериментальной проверке высказанные положения полностью подтверждаются. На графике (фиг.4) показана зависимость угла отклонения измерительного маятника от амплитуды знакопеременного ускорения, а кривая 7 получена при неподвижном диске-маятнике 4, когда сечение дроссельной щели не изменяется, а кривая 8 получается при подвижном

диске-маятнике 4. Из сравнения кривых 7 и. 8 видно, что с ростом ускорения амплитуда отклонения измерительного маятника значительно меньше для случая установки заслонки в виде усеченного диска-маятника.

На фиг. 5, где - амплитуда угла отклонения корпуса устройства, cL показания устройства, показана зависимость относительной амплитуды -т- от частоты колебания корпуса

oto

вокруг оси о для тех же вариантов дросселирования. Кривая 9 соответствует неподвижному диску-маятникуj 5 а кривая 10 - подвижному.

Из графика видно, что до частоты 2 Гц С5щественной разницы между

кривыми не наблюдается.- Экспери0 мент показывает, что погрешность

устройства по сравнению с известными при действии ускорения 2 м/сек уменьшается вдвое, а при ускорении 6 м/см - втрое.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА ,ОТ.ВЕРТИКАЛИ, содержащее герметичный корпус, заполненный жидкостью, подвешенный в нем измерительный маят-. ниь, гидравлический демпфер с заслонкой и преобразователь угла, отличающееся тем, что, С целью повышения точности измерений при воздействии знакопеременного ускорения путем обеспечения оптималь ной степени демпфирования, в нем заслонка гидравлического демпфера вы- , полнена в виде усеченного дискамаятника, подвешенного в корпусе на дополнительной оси, расположенной в одной плоскости и на одной вертикали с осью подвеса измерительного маятника. о ел с оо ОС

Л,75

10

9

f

0,S

Фвг.

г

Гц