Устройство для измерения угла наклона Советский патент 1985 года по МПК G01C9/36 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для измерения величины и направления углов наклона объектов Известно устройство для измерения углов наклона, содержащее два симметричных датчика сферического вида с парами электродов в каждом,. смачиваемых электропроводной жидкостью jjj . Недостатком известного устройству является ограниченный диапазон измеряемых углов, а также большая погрешность измерения при больших углах наклона. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения углов наклона объектов, содержащее полый шар, до половины заполненный электропроводной жидкостью, четыре сегментных шаро-. вых электрода, погруженных до полови ны в жидкость и включенных в электри ческую цепь измерительной системы 2 Недостатком данного устройства яв ляется большая погрешность измере|ния при углах наклона 30-60 , Цель изобретения - повышение точности измерения угла наклона. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения угла, наклона, содержащем полый шар,астич но заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, каждый электрод снабжен сегментным вырезом, выполненным в центральной части электрода, причем площадь выреза равна суммарной площади оставшейся части эЛектрода. На фиг. 1 приведена схема устрой- ства, вид сверху на фиг. 2 - вид датчика на фиг. 3 - принцип работы датчика. Устройство содержит полый шар 1 с электродами 2-5, имеющими сегментные вырезы 6-9. Шар 1 заполнен частично электропроводной жидкостью 10, Электроды 2-5 включены в электрш ческую цепь измерительного блока, включающего регистрирующее устройство 11 и генератор опорных синусоидальных сигналов 12. Электроды 2-5 выполнены в виде шаровых сегментов и имеют сегментный вырез 6-9, площадь которого равна площади электрода, составленной из двух сегментных полос.. Устройство работает следующим образом. При горизонтальном положении устройства площади сегментов, смачиваемые электролитом, раьлы между собой, поэтому сигнал, снимаемый с выхода регистрирующего устройства 11, равен нулю. При изменении угла поворота на Ср и угла наклона на Л происходит изменение смачиваемой электролитом площади сегмента (фиг. 3). Для упрощения излсякения отсчет углов принят от оси А А, образуемой точками пересечения кривой АВ, В, являющейся линией уровня жидкосги при горизонтальном положении датчика, и кривой , являющейся границей жидкости после наклона на f и об . . Из прямоугольных сферических треугольников АВВ и , изменение площади д5 равно А5 SABB (1) Здесь В Bj 90° и А «5Авв (А- В+в-1Г) А8.в; ЯЧА+В,+в;-1Г), (2) Где Я - радиус сферы. Подставив (2) в (1), получаем Ь5 Я (В-В, ). .(3) В и в1 находим из решения сферивеских прямоугольнкк треугольниковС05В СОзЬ-einA .co38,cosb,.(5mA , (4) ; где Ь, иЪ, - катеты, лежащие против угов В и В| соответственно ь-. i . где и - угол раскрыва части сегмента. Принимая во внимание (5) и (4), Н 1ХОДИМ Б arc cosjcos tf, V-L j(5iYieLl &,a co 5lcoe tp,,/g й5 - R |artco 9|co5 ( (э1 nv-1-arcco5jco(tf,-2- 5i«oc| (7. Изменение площади iSgсегмента состоящего из двух частей, равно сумме приращений площадей каждой части uSgR |arcco |co5 cf,- 2-j5ini t -arcco5 co5 4, 2 ) (8) В выражении (8) w , су, и Cf - теку7 щие переменные, а величины и (( + tCfj) постоянные. Оптимальный угол раскрьгоа (Ь сегмента и величина сегментного вьфеза ср Cfj + cf, -р выбираются методом 11 84 итераций из условия минимальной погрешности измерений величины и направления углов наклона, При изменении углов поворота до 50 в диапазоне углов наклона до 60 методом итераций установлены следующие параметры сегментов: угол раскрыва и 80. угол сегментного вьфеза лО Cfj. 40 , при этом площадь электрода равна площади сегментного вьфеэа. Абсолютная погрешность устройства в указанных пределах изменения углов наклона и поворота 1,1, для базового объекта (прототипа) она составляет 12,6 .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА, содержащее полый шар, частично заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый электрод снабжен сегментным вьфезом, вьтолненным в центральной части электрода, причем площадь вы- ,реза равна суммарной площади остав;шейся части электрода. Veatvt (jf Фи1 i

2-5

10

Фаг. 2

Фие.З