Датчик угла наклона Советский патент 1985 года по МПК G01C9/06 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для определения пространственного положения объектов, и может быть использовано в геодезии, строительстве, на транспортных средствах, в системах управления движущимися объектами, в том числе имеющими многооборотное осевое вращение, для определения положения вертикали автономной системы координат относительно направления вектора гравитационного поля.

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

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик угла наклона, содержащий оптически прозрачную кольцевую трубку, закрепленную на объекте, заполненную жидкостью, поглощающей оцтическое излучение, с пузырьком газа, не поглощающего оптическое излучение, источник оптического излучения, расположенный в центре дискового световода, примыкающего своей внешней кольцевой поверхностью к внутренней части кольцевой прозрачной трубки, и приемники оптического излучения, расположенные по периметру вдоль внешней части кольцевой прозрачной трубки, причем между приемниками оптического излучения и внешней поверхностью прозрачной кольцевой трубки введена кольцевая щелевая диафрагма, ограничивающая угол обзора приемников .

Угловое положение объекта, измеренное таким датчиком, дискретное, с шагом квантования, определенным угловыми размерами приемников оптического излучения. Электрические позиционные сигналы, вырабатываемые приемниками оптического излучения, содержат информацию об угле наклона объекта в поле сил тяготения. Текущий отсчет производится по величине электрического сигнала с приоритетом по большему сигналу. Угловая ра решающая способность такого датчика

399662

зависит от величины угловых размеров приемников оптического излучения.

Повышение угловой разрешающей способности датчика достигается 5 уменьшением угловых размеров приемников оптического излучения, что может быть получено за счет увеличения количества приемников и уменьшения их размеров при одновременном

О усложнении устройств приема и обработки электрических позиционных сигналов, вырабатьгоаемых приемниками оптического излучения.

Цель изобретения -повьш1ение угловой разрешающей способности датчика угла наклона объекта без увеличения количества приемников оптического излучения и уменьшения их размеров. Поставленная цель достигается тем,

20 что датчик угла наклона объекта,

содержащий оптически прозрачную кольцевую ампулу, закрепленную на объекте, с жидкостью, частично поглощающей оптическое излучение, и с пузырьком газа, не поглощающего оптическое излучение, источник оптического излучения, кольцевую щелевую диафрагму и приемники оптического излучения, снабжен четьфьмя приемниками оптического излучения, размещенными по кольцевому периметру , с одинаковым угловым шагом вдоль внешней части кольцевой щелевой диафрагмы, установленной между при емниками оптического излучения и

внешней поверхностью кольцевой прозрачной ампулы, наполовину заполненной жидкостью, а источник оптического излучения расположен в центре

0 ампулы.

На фиг. 1 изображен датчик угла наклона объекта; на фиг. 2 - то же,

вертикальный разрез.

I, . Датчик угла наклона объекта со держит источник 1 оптического излучения, расположенный в центре оптически прозрачной кольцевой ампулы 2, принимающей внутренней кольцевой поверхностью поток оптического излу чения от источника 1, наполовину заполненной жидкостью 3, частично поглощающей оптическое излучение и содержащей пузырек 4 газа, не поглощающего оптическое излучение, кольце55 вую щелевую диафрагму 5, формирующую узкий по профилю кольцевого сечения оптический луч, расположенную с внешней стороны кольцевой ампулы 2, и

приемники 6 оптического излучения, установленные вдоль внешнего периметра кольцевой щелевой диафрагмы 5, обращенные чувствительными поверхностями к источнику 1 оптического излучения.

Датчик угла наклона работает следзпощим образом.

Поток оптического излучения от источника 1 передается к внутренней поверхности прозрачной кольцевой ампулы 2. При прохождении оптического потока через жидкость 3, частично поглощающую оптическое излучение, происходит ослабление этого потока из-за поглощения в жидкости 3. Прохождение оптического потока без ослабления возможно только в зоне расположения пузырька 4 газа на пути распространения излучения. Оптический поток, прошедший через пузырек 4 газа, проходит затем через щелевую диафрагму 5 и попадает на приемники 6 оптического излучения. Таким образом формируются зона тени и зона засветки чувствительных поверхностей приемников 6 оптического излучения. Взаимное положение этих зон относительно приемников излучектя определяется положением жидкоети 3, частично поглощающей оптическое излзгчение и перемещающейся в ампуле 2 при изменении углового

положения ампулы, закрепленной на объекте, в поле действия гравитационных сил. Величина электрического сигнала, вырабатываемого каждым приемником 6 оптического излучения, зависит от соотношения величин зоны тени и зоны засветки чувствительной поверхности приемника, т.е. от угла наклона объекта. При изменении угла наклона объекта электрический сигнал, формируемый каждым приемником в пределах чувствительной поверхности приемника при относительном изменении величин зоны тени и зоны засветки этой поверхности, изменяется как непрерывная аналоговая величина. Информация о модуле величины угла наклона и направлении наклона получается в результате сравнительной комплексной оценки величин электрических сигналов при одновременном измерении этих сигналов на выходах каждого из приемников оптического излучения, зависящих от распределения зон теней и зон засветок чувствительных поверхностей приемников и являющихся функциями угла наклона объекта.

Применение предлагаемого датчика угла наклона объекта позволит решить ряд практических задач в различных областях народного хозяйства.

ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА, содержащий оптически прозрачную кольцевую ампулу с жидкостью, частично поглощающей оптическое излучение, и с пузьфьком газа, не поглощающего оптическое излучение, источник оптического излучения, кольцевую щелевую диафрагму и приемники оптического излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения угловой разрешающей способности, он снабжен четырьмя приемниками оптического излучения, размещенными по кольцевому периметру с одинаковым угловым шагом вдоль внешней части кольцевой диафрагмы, установленной между приемниками оптического излучения и внешней, поверхностью кольцевой прозрачной ампулы, наполовину заполненной жидкостью, а источник оптического излучения расположен в центре ампулы. W