Датчик углов наклона объекта Советский патент 1985 года по МПК G01C9/06 

1n I Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов наклона на подвижных объектах. Известен датчик угла наклона, .содержащий прозрачную ампулу в виде шарового сегмента, заполненную непрозрачной жидкостью со светопроницаемым пузырьком, источник света . и фотоэлектрический преобразователь, расположенные с разных сторон пузырька. Световой поток от источни- . & света, установленного в фокусе вогнутой оптической линзы, проходя через переменное поперечное сечение воздушного пузырька, находящегося в светонепроницаемой жидкости, воз-. действует на фотоэлектрический преобразователь, расположенный на поверхности линзы и регистрирующий .угол наклона объекта 1 J. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик углов наклона объекта, содержащий прозрачную ампулу со светонепроницаемой жидкостью и воздушным пузыр ком, источник света и фотоэлектричес кий преобразователь, расположенные с разных сторон ампулы, причем ампула, заполненная наполовину светонепроницаемой жидкостью, выполнена в вяде плоского сосуда круглого сечения, на торцовой поверхности которого по разные стороны от оси вращения расположены фотоэлектрические преобразователи, включенные в измерительный мост. При изменении угла наклона площадь освещения фотоэлектрических преобразователей изменяется. Это приводит к разбалансировке измерительного моста, неличина которой про порциональна изменению угла наклона объекта 2. Недостатком известных датчиков яв ляется низкая точность при скоростях изменения угла наклона более 0,5 рад/с вследствие инерционности чувствительного элемента - воздушного пузырька, обусловленной его геометрическими размерами и,следовательно, высоким гидравлическим сопро тивлением. Цель изобретения - повышение точности измерения при больших скороетях изменения угла наклона, Поставленная цель достигается тем, что датчик углов наклона объекта, содержащий светопроницаемый кор22:пус, прозрачную ампулу, источник света и фотоэлектрические преобразователи, снабжен двумя светопроницаемыми пробками, каждая из которых закреплена в торце ампулы, двумЯзеркалами, уста говленными на основании корпуса под углом к торцам пробок и держателем, жестко закрепленным на основании корпуса, на котором равномерно размещены фотоэлектрические преобразователи, касающиеся нижней стенки ампулы, источник света расположен в центре корпуса с нижней стороны основания, а ампула выполнена в виде трубки, образующей полукольцо, обращенное вьтуклостью вверх, и заполнена светопроницаемой жидкостью с воздушным пузырьком, диаметр которого выбран из соотношения 0,10 d 40,20, где d - диаметр воздушного пузырька, О - внутренний диаметр ампулы. Выбор размеров воздушного пузырь- ка из соотношения 0,10 ,20 позволяет значительно снизить инерционность чувствительного элемента -за счет сокращения его геометрических размеров и, следовательно, уменьшения гицравлическрго сопротивления, что приводит к повьш1ению точности измерения при больших скоростях изменения угла наклона. Выполнение ампулы в ввде трубки, образующей полукольцо, обращенное выпуклостью вверх, обеспечивает прямо пропорциональную зависимость между угловыми перемещениями объекта и перёмещениями .воздушного пузырька, что также повьш1ает точность измерения. Установка зеркал в торцах ампулы, а источника света - в середине основания корпуса позволяет подучить световые лучи с одинаковой интенсивностью освещенности, а это ведет к получению более точных результатов. Установка на торцах ампулы светопроницаемых пробок и заполнение.ампулы прозрачной жидкрстью, а Также размещению фотоэлектрических преобразователей вдоль нижней стенки ампулы и жесткое закрепление их на основании корпуса обеспечивает прохождение лу- ча сквозь .пробки и столб жидкости до воздушного пузырька и отражение светового луча на фотоэлектрический преобразователь, причем интенсивность

3

освещенности отражаемого от воздушного пузырька светового луча находится в обратно пропорциональной зависимости.от расстояния, пройденного световым лзгчом до воздушного пузырька в ампуле, а следовательно, углового перемещения подвижного объекта все это позволяет регистрировать угол наклона при больших скорост.ях перемещения объекта.

На чертеже изображен датчик углов наклона. .

Датчик углов наклона объекта состоит из светопроницаемого корпуса 1, светопроницаемой ампулы 2 в виде трубки, образзпощей полукольцо и ориейтированной вьтуклостью вверх, заполненной светопроницаемой жидкостью 3, в которой находится возДУШШ.1Й пузырек 4. Ампула 2 закреплена в основании 5, с одной стороны которого помещены источник 6 света, зеркала 7 и торцы ампулы 2 со светопроводящими пробками 8, С другой стороны основания находится рабочая часть ампулы 2 и держатель фотопреобразователей 9 с фотопреобразователями 10-12, .

57352 ,4

Датчик устанавливается на контролируемом объекте таким образом, что горизонтальноь у положению объек та соответствует положение воздуютого 5 пузырька 4 в середине ампулы 2, Световой поток от источника 6 света, отразившись от зеркал 7, проходит светопроницаемые пробки 8 и светопроницаемую жидкость 3, Достигнув воэ10 душного пузьфька 4, световой поток отражается от него и воздействует на фотозлектрический преобразователь 1I.

При изменении угла наклона объекта воздушный пузырек 4 по ампуле 2 перемещается, и световой поток, отраженный от него,, воздействует на фотозлектрический преобразователь 10, из- . меняя его параметры.

Таким образом, пропорционально изменению угла наклона изменяются параметры фотоэлектрического преобразовате,ля, которые замеряют или регисч- рирутот известн№ способом Использование предлагаемого дат- 5 чика углов наклона позволит повысить точность измерения при скоростях изменения угла наклона подвижного объекта до 0,2 рад/с.

ДАТЧИК УГЛОВ НАКЛОНА ОБЪЕКТА, содержодий светопроницаемый корпус, прозрачную ампулу, источник света и фотоэлектрические преобразователи, отличающийся тем, что, с целью повышения точное ти измерения при больших скоростях изменения угла наклона, он снабжен двумя светопроницаемьате пробками. ю каждая из которых закреплена в торце ампулы, двумя зеркалами, установленными на основании корпуса под углом к торцам пробки, и держателем, жестко закрепленным на основании корпуса, на котором равномерно размещены фотоэлектрические преобразователи, касающиеся нижней стенки ампулы, источник света расположен в центре корпуса с нижней стороны основания, а ампула выполнена в виде трубки, образую1цей полукольцо, обращенное вьтуклостью вверх, и заполнена светопроницаемой жидкостью с воздушным пузырьком, диаметр которого выбран из соотношения Л 0,10 0,20, где d - диаметр воздушного пузырька; D - внутренний диаметр ампулы.