Устройство для определения пространственного угла наклона объекта Советский патент 1984 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения пространственного угла наклона объекта.

По основному авт.св. 666421 известно устройство для определения пространственного угла наклона объекта, содержащее чувствительный элемент в виде маятника, индуктивный преобразователь, подключенный к измерительному автогенератору и схему измерений. Кроме того, устройство снабжено медными кольцами и компенсационным автогенератором, причем одно медное кольцо закреплено на грузе маятника и имеет внешний диаметр, близкий по величине к среднему диаметру сердечника на4 ладной катушки индуктивности измерительного автогенератора , а второе медное кольцо установлено напротив торца катушки индуктивности компенсационного автогенератора с возможностью регулирования торцового зазора между ними.

При нулевом значении угла наклона оси маятника, кольца маятника и катушки совпадают. Поэтому привносимые в катушку индуктивности сопротивления максимальны; Воздействие медного кольца на катушку индуктивности происходит за счет обратного воздействия вихревых токов, наводимых в медном кольце энергией высокочастотного электромагнитного поля катушки индуктивности измерительного автогенератора. Нулевое значение выходного сигнала устройства достигается регулированием величины воздушного зазора между кольцом и катушкой индуктивности автогенератора. Чувствительность устройства регулируется подстройкой частоты измерительного автогенератора l.

Основным недостатком известного устройства является высокая погрешность от нелинейности характеристики за счет малой чувствительности в начальном участке измерения {до 3°). Целью изобретения является уменьшение иелинейности выходной характеристики и увеличение чувствительности без усложнения схемы и конструкции преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения пространственного угла наклона объекта снабжено ферритовым кольцом, соединенным с кольцом из меди, служащим грузом маятника, и равным ему по внешнему диаметру, причем кольцо из меди обращено к торцу катушки индуктивности измерительного автогенератора.

Экспериментальным путем определены оптимальные -размеры чувствительного элемента (медного и ферритового колец) и параметры катушки индуктивности. Так, с целью увеличения чувствительности, т.е. для концентрирования и усиления первичного электромагнитного поля катушки индуктивности, во всем диапазоне измерения, установлено, что отношение толщин ферритового и медного кольца должно быть не менее 1,5. При этом нелинейность выходной характеристики во всем диапазоне измерения, обусловленная влиянием краевого эффекта, получается минимальной тогда, когда наружные диаметры этих колец равны. Для увеличения линейности выходной характеристики, особенно в начальном участках, эти диаметры приняты близкими к среднему диаметру броневого сердечника катушки индуктивности.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 выходная характеристика устройства.

Устройство состоит из подвешенного на нити 1 маятника (груза) 2, закрепленного на торце груза чувствительного элемента, состоящего из ферритового 3 и медного 4 колец, катушки 5 индуктивности на броневом ферритовом сердечнике, измерительного автогенератора 6, опорного автогенератора 7, смесителя 8 и активного фильтра 9 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

При нулевом значении угла наклона оси маятника 2, чувствительного элемента 3 и катушки 5 совпадают. Поэтому привносимые в катушку индуктивности сопротивления (взаимная индуктивность между катушкой и чувствителным элементом) максимальны. При этом воздействие чувствительного элемента на катушку индуктивности происходит за счет вторичного магнитногополя вихревых токов, наводимых в медном кольце энергией высокочастотного электромагнитного поля катушки индуктивности, концентрированного за счет ферритового кольца. Электромагнитное поле вихревых токов в свою очередь возбуждает в катушке ЭДС такого направления, что,,оно воспринимается как увеличение активного и уменьшение реактивного сопротивления этой катушки. Увеличение реактивной составляющей привносимого в катуку сопротивления, что в конечном итоге влияет на чувствительность устройства, происходит в основном за счет ферритового кольца, которое уменьшает магнитное сопротивление цепи основного потока и способствует усилению вторичного электромагнитног поля, т.е. увеличению привносимого реактивного сопротивления и, следовательно, чувствительности устройств Поэтому катушка 5 обладает минималь

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО УГЛА НАКЛОНА . ОБЪЕКТА ПО авт.св. 666421, о т л ичающееся тем, что, с целью увеличения линейности выходной характеристики и чувствительности, оно снабжено ферритовым кольцом, соединенным с кольцом, из меди, служащим грузом маятника, и равным ему по внешнему диаметру, причем кольцо из меди обращено к торцу катушки индуктивност й измерительного автогенератора. хХ/уУ ХХХ/ (Л с а: 00