Датчик углового наклона объектов Советский патент 1986 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к устройствам для измерения углов наклона, объектов относительно горизонта.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения нестабильности параметро электронных ключей,

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства,

Датч1 к углов наклона объектов содержит маятник 1, выполненный в виде пластины,, подвешенной на опорах 2 в корпусе 3 Но обе стороны от маятника 1 в корпусе 3 укреплень; два неподвижных емкостных электрода 4 и 5, которые соединены между собой и подключень к LC-контуру автог енсратора 6. Между маятни1 ;ом 1 и неподвиж1Г1.1ми емкост1-1ыми электродами 4 и 5 расположеь ы дополни- тельпые электроды 7 и 8, электрически изолированные от нет-юдвижных емкостных электродов 4 и 5 Выкод автогенератора 6 через неимвертирую .щий усилитель 9 и ключи 10 и 11 подключен к дополнительным электродам 7 и 8, Ключи управляются блоком 12 управления, выполненным, например, в виде мультивибратора. Выход автогенератора 6 подключен к индикатору (реверсивному частотомеру) 13, управляемому блоком 12 управления .

Датчик работает следую1цим образо

Блок 12 управления поочередно замыкает один из ключей, размыкает другой и включает частотомер на прямой или обратный счет.

В первый полупериод измерения блок 12 управлен 1я замыкает ключ 10 размыкает ключ 11 и включает на прямой счет частотомер 13, который фиксирует частоту f, , определяемую емкостью датчика Сц

S де С,

С

( . г

+ ., „SI

- г S

й1

(1)

С

71

85

1 71 - S i

емкость между основпьпч 4 и дополнительным 7 неподвижными электродамиJ емкость между неподвижным дополнительным электродом 7 и маятником 1 I, емкость между основным 5 п дг1полнительны1/1 8 непод- т ижными электродами/

0

с; - емкость неподвижным доиолнит ельным электродом 8 и маятником 1

При замыкании ключа 10 на допол- ннтельныГ неподвижный электрод 8 ппд,ается сигнал, синфазный сигналу на электроде Ь и равный ему по амп.питуде, что достигается примене- ипсм неинвертирующего усилителя 9 с коэ;Ьфидиентом усиления, равным коэ1Ь(})идиенту ослабления сигнала автогенератора 6 (отношение сигнала на электродах 4 и 5 к сигналу на выходе автогенератора), При равен- амплитуд и фаз сигналов на :)лектро,ч.ах 5 и 8 динамическая емкость tlg мелшу этими электродами раина нулю, так как между электродами нет разности потенциалов и, сле.човательно, между ними не протекает емкостной ток. В результате этого в выражении (1) второе слагаемое ран- то

с L- л г

5 с,,Т -с

т. е. емкость датчика в этом случае опрелеляется емкостью между неподвижными электродом 7 и маятником 1.

Во второй полупериод измерения ус:тройство 12 управления замыкает ключ 11, размыкает ключ 10 и вклю- частотомер 13 на обратный счет. этом из частоты f вычитается частота f , определяемая емкостью д;1тчика, которая при замьп ании ключа 1 равна

40

81

85

емкости мегеду неподвижным электродом 8 и маятником 1.

Действительно, в этом случае на дополнительный электрод 7 подается сигнал, синфазный сигналу на электроде 4 и равный, по амплитуде, по этому динамическая емкость С равна нулю, а Cgr Cg, ,

ilpi-i нулевом угле i наклона дат- чика маятник 1 расположен симметрично относительно основных 4 и 5 и дополнительных 7 и 8 неподвижных электро доВ;, поэтому С,, Cg, , частоты f, к fg равны и к окончанию времени одного змepeния показания частотомера равны нулю.

При наклоне датчика на угол об маятник 1 отклоняется, приближаясь к

одному и удаляясь от другого неподвижного электрода. В результате Cj и Cg| изменяются в разные стороны. Например, емкость С, увеличивается, а емкость Cg, на ту же величину уменьшается. Частоты f и f-, определяемые этими емкостями, соответственно уменьшаются и увеличиваются, а частотомер 13 в конце измерения регистрирует разность частот uf f( - fj, пропорциональную углу наклона л датчика.

Формула изобретени

Датчик углов наклона объектов, содержащий корпус, внутри которого расположены два неподвижных электрода и маятник,, установленньй между ними и выполненный в виде плоской

Составитель А Циплков Редактор О.Орковецкая Техред А.Бабинец Корректор А.Обручар

«аказ 509/51

Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,. Раущская наб., д. 4/5

«..««.««.,„, - - --.

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

56

пластины, блок управления, два ключа и автогенератор, выход которого подключен к индикатору, отличающийся тем, ЧТО, с целью

повышения точности измерений за счет исключения нестабильности параметров электронных ключей, он снабжен двумя дополнительными неподвижными электродами, расположенньими между маятНИКОМ и каждым из основных электродов, неинвертирующим усилителем, вход которого соединен с выходом автогенератора, а выход через ключи подсоединен к дополнительным

электродам, выходы блока управления подключены к управляющим входам ключей и второму входу индикатора, а основные электроды соединены с входом автогенератора и электричес ки

замкнуты между собой.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения нестабильности пара - метров электронных ключей. Для этого блок управления (БУ) 12 поочередно замыкает один из ключей, размыкает другой и включает частотомер (Ч) 13 на прямой и обратный счет. В первый период измерения БУ 12 замыкает ключ 11 и включает на прямой счет Ч 13, который фиксирует частоту, определяемую емкостью. При замыкании ключа 10 на неподвижный электрод (ИЗ) 8 подается сигнал, синфазньй сигналу на электроде 5 и равный ему по амплитуде, что достигается применением неинвертирующего усилителя 9 с коэффициентом усиления, равным коэффициенту ослабления сигнала автогенератора 6 (отношение сигнала на электродах 4 и 5 к сигналу на вы- ходе автогенератора). При наклоне датчика маятник 1 отклоняется, приближаясь к одному и удаляясь от другого неподвижного электрода, В результате емкость между электродом 7и маятником 1 и емкость между ИЗ 8и маятником 1 изменяются в разные стороны, частоты, определяемые ими будут меняться, а Ч 13 покажет разность частот, пропорционально углу наклона датчика. 1 ил. о