Устройство для измерения угла и направления наклона объекта Советский патент 1987 года по МПК G01C9/06 

смещается относительно точки пересечения его координатных осей. Взаимодействие полей катушек электромагни- та 6 и постоянного магнита 3 возвра-;

Изобретение относится к измериельной технике, в частности к устойствам для измерения углов наклона одвижных объектов, например строиельных и дорожных машин.

Целью изобретения является расшиение диапазона измеряемых углов.

На фиг.1 изображено предложенное стройство, общий вид; на фиг.2 - заимное расположение координатного отоприемника, постоянного магнита и катушек электрогнита; на фиг.З - электрическая схема устройства.

Устройство содержит корпус 1, в котором консольно закреплен стержневой упругий волоконно-оптический элемент 2, выполненный, например, из оптически чистого плавленного кварца или пирексного стекла диаметром 0,1-0,2 мм, на свободном конце которого укреплен радиально намагниченный кольцевой постоянный магнит 3. На торце закрепленного конца оптического волокна 2 размещен источник 4 света так, что его излучение направлено по оптическому элементу 2 на двухкоординатный фотоприемник 5, расположенный внутри корпуса 1 под свободным концом оптического элемента 2, Двухкоординатный фотоприемник 5 установлен так, что при вертикальном положении стержневого упругого элемента 2, когда угол наклона равен нулю, центр светового пятна совпадает с точкой пересечения координатных осей фотоприемника 5. В корпусе по периметру магнита 3 установлены четыре идентичных катушки L -L электромагнита 6. Взаимное расположение постоянного магнита 3, фотоприемника 5 и катушек L,-L4 .электромагнита 6 показано на фиг.2.

л

Двухкоординатный фотоприемник 5 своими выходами соединен с вхрдали блока 7 преобразования информации

303825

щает ВОЗ 2 к первоначальному положению. Выходные электрические сигналы преобразователей, пропорциональны углу и направлению наклона. 3 ил.

через усилители напряжения, нагрузкой которых являются катушки L|- L4. электромагнита 6 (фиг.2). Катушки L L,, в свою очередь, попарно подсоединены к входам разностных усилителей 12 и 13j, выходы которых подключены к двухкоординатному блоку 14 отображения информации, в качестве которого могут быть использованы про- мьшшенные светодиодные индикаторы уровня электрического сигнала. Одновременно выходы разностных усилителей 12 и 13 соединены с входами функциональных преобразователей 15 и 16, выходные электрические сигналы и, и Up которых пропорциональны углу наклона ot и .направлению наклона р . Цифрами I-1V обозначены све- .точувствитедьные элементы координатного фотоприемника 5.

Корпус 1 вьшолнен из ферромагнетика для экранировки устройства от внешних электромагнитных полей.

Устройство работает следующим образом.

При наклоне объекта относительно гравитационной вертикали на угол об консольно закрепленный стержневой упругий элемент 2 под действием силы тяжести изгибается, и световое пятно на фотоприемнике 5 смещается относительно точки пересечения его координатных осей. При этом в зависимости от направления наклона появляется разбалансирующий сигна:л на выходе соответствующих квадрантов I-IV фотоприемника 5, Напряжение с

фотоприемника 5,усиливается усилителями 8-11 (фиг.З) и подается на соответствующие катушки L{-L4 электромагнита 6, что создает взаимодействие их электромагнитных полей с

полем постоянного магнита 3 и возвращает стержневой упругий элемент 2

практически к первоначальному поло- жению. Одновременно с выходов усилителей 8-11 напряжение поступает на разностные усилители 12 и 13.

Координатный фотоприемник 5 выполнен в виде четырех светочувствительных элементов, и разности напряжений с диаметрально противоположных элементов, полученные на выходах усилителей 12 и 13, будут пропорциональны отклонению светового пятна относительно координатных осей фотоприемника 5. При этом напряжение U пропорциональное углу наклона У. , и напряжение Ua, пропорциональное направлению наклона /3 , будут определяться выражениями:

и.

л|(1 -изХ +

(P,-U4

)%

arctg

и L - и,

и,, -и

где и ( , и , и , и - выходные сигналы усилителе с соответствующих квадрантов фотоприемника 5,

В соответствии с приведенными формулами функциональные преобразователи 15 и 16 выполняют необходимые

o

5

0

операции и их выходные напряжения пропорциональны углу наклона об и направлению /3 .

Формула изобретения

Устройство для измерения угла и направления наклона объекта, содержащее стержневой упругий волоконно- оптический элемент, один из концой которого консольно закреплен в корпусе и оптически связан с источником света, а второй оптически связан с двухкоординатным фотоприемником, подключенным к последовательно расположенным блокам преобразования и отображения информации, отличающееся тем, что, с целью расши- рения диапазона измерения, оно снабжено радиально намагниченным постоянным кольцевым магнитом, закрепленным на втором конце волоконно- оптического элемента, и четырьмя катушками электромагнита, расположенными в плоскости постоянного магнита центрально симметрично относительно центра фотоприемника и подключенными к соответствующим входам блока преобразования информации.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измеряемых углов. На свободном конце стержневого упругого волоконно-оптического элемента (ВОЭ)2 укреплен радиально намагниченный постоянный кольцевой магнит 3, по периметру которого размещены четыре идентичные катушки электромагнита 6. При наклоне объекта ВОЭ 2 изгибается, и световое пятно на фотоприемнике 5 сл

f(U,

пит.

ИД /

Y

Редактор М.Келемеш

Составитель В.Сараханов Техред Н.Глущенко

Заказ 1295/ЗУТираж 678Подписное

ВНИШИ Тосударственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,А

Корректор С.Шекмар