Электрический уровень Советский патент 1987 года по МПК G01C9/06 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для контроля горизонтальности стационарных объектов и для прецезион- ного измерения малых углов,

Цель изобретения - повышение чувствительности путем уменьшения влияния сил поверхностного натяжения жидкости.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого электрического уровня.

Уровень содержит ампулу 1, жидкость-наполнитель 2, чувствительный элемент 3, выполненный в виде пузьф ка газа или в виде шара, дифференциальные электроды 4, общий элек-i трод 5, дополнительный электрод 6, продольную щель 7, источник 8 высокого напряжения, электронную схему 8, преобразующую изменение конденсаторов в напряжение, усилитель Ш мощности, преобразователи II и 12 постоянного напряжения в высокое.

Ампула 1 электрического уровня представляет собой корпус, выполненный из диэлектрического материала., внутренняя полость которого заполнена диэлектрической жидкостью 2, содержащей пузырек газа или шар:3. Внутри ампулы 1 размещены дифференциальные электроды 4, которые в совокупности с общим электродом 5 образуют дифференциальный конденсатор. Дополнительный электрод 6 и общий 5 подключены к источнику 8 высокого напряжения. Емкости между дифференциальными электродами 4 и общим 5 измеряются электронной схемой 9, с выхода которой подается пропорциональное разности емкостей напряжение на усилитель 10 мощности. С усилителя мощности напряжение Ug подается на измерительный блок (не показан) и на преобразователи 11 и 12 в высокое напряжение, соединенные выходами с дифференциальными электродами 4. Таким образом осуществляется силовое уравновешивание пузырька. Обратная связь образована усилителем 10 мощности, вход которого подключен к схеме 9, преобразующей изменение емкости дифференциального KOHденсатора в электрический сигнал, а выход - к двум преобразователям 11 и 12, которые выходное напряжение усилителя преобразуют в высокое напряжение Выходы преобразователей сое

5

0

5

5 5

0

0

5

0

динены с электродами дифференциального конденсатора. С целью исключения взаимного влияния частота, на которой работает регистрирующая схема 9, должна значительно превышать частоту, на которой работают npeo6pa30Bafели I и 12.

Высокие напряжения, приложенные к дифференциальному конденсатору, создают электрическое поле внутри него. Вследствие различия диэлектрических проницаемостей пузырька 3 и жидкости 2, заполняющей ампулу , пузырек 3 выталкивается электрической силой в область более слабого поля, т.е. в зазор между дифференциальными электродами.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном положении угол наклона уровня равен нулю. При этом напряжение на выходе усилителя 10 мощности равен нулю, и с преобразователей II и 12 на пластины дифференциального конденсатора подаются одинаковые высокие напряжений. Напряженность полей под общим электродом 5 оказывается одинаковой, и силы, действующие на пузьфек 3 с обеих сторон, равны, вследствие чего пузырек находится в равновесии посредине между пластинами дифференциального конденсатора.

При наклоне уровня на некоторый угол происходит смещение пузырька 3, что приводит к изменению емкости дифференциального конденсатора, которое регистрируемся электронной схемой 9. С выхода схемы 9 усиленный сигнал в виде напряжения, пропорционального разности емкостей дифференциального конденсатора, подается на преобразователи Г и 12, с выхода которых разные высокие напряжения подаются на дифференциальные электро- ды 4. При этом на электрод, в кото- рый втягивается пузырек, подается большее напряжение, что приводит к появлению возвращающей силы. Смещение пузырька происходит до тех пор, пока достигнуто равновесие. Высокие напряжения, подаваемые на дифферен- цисшьные электроды 4, линейно связаны с напряжением, получаемым с усилителя мощности, поэтому это напряжение характеризует угол наклона и является выходным напряжением уровня

Для иовьшение чувствительности измерительной 9 необходимо, чтобы расстояние между общим 5 и дифференциальными 4 электродами было минимальным. С другой стороны, чув- ствитепьность повьнпается, если при малых наклонах уровня смещение пузырька значительно. Цель изобретения достигается, если напряжение, подаваемое на дифференциальш е элек- троды с преобразователей 1I и 12 при нулевом угле наклона, уменьшается.

Формула изобретения

1.Электрический уровень, содержащий ампулу, заполненную дизлектричес кой жидкостью с размещенным в ней чувствительным злементом, закреплен- ные в ампуле параллельно друг другу общий и дополнительный электроды.

подключенные к источнику высокого напряжения, и два дифференциальных электрода, подключенных вместе с общим электродом к измерительному блоку по схеме дифференциального конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности за счет уменьшения влияния сил поверхностного натяжения жидкости, общий электрод расположен между дополнительным и дифференциальными электродами и выполнен с продольной щелью, ширина которой не более чем в превышает диаметр чувствительного элемента.

2.Электрический уровень по п.1, , отличающийся тем, что чувствителый й элемент выполнен в ви де шара из диэлектрического материала, диэлектрическая проницаемость которого меньше, чем диэлектрическая проницаемость жидкости.

Изобретение может быть использовано в устройствах контроля горизонтальности стационарных объектов и прецезионного измерения малых углов. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства за счет уменьшения влияния сил поверхностного натяжения жидкости. Дифференциальные электроды 4 с общим электродом 5 между ними образуют дифференциальный конденсатор, емкость которого изменяется при наклоне уровня на некоторый угол, приводящем к смещению чувствительного элемента в виде шара 3 из диэлектрического материала. Силовое уравновешивание шара 3 производится напряжением с усилителя 10 мощности, подаваемым на преобразователи 11, 12 в высокое напряжение и с их выходов на дифференциальные электроды 4. Общий электрод 5 выполнен с продольной щелью, ширина которой не более чем в два раза превьшхает диаметр чувствительного элемента. 1 ил. 0 (Л :о :D 9)