Устройство для определения пространственного угла наклона объекта Советский патент 1987 года по МПК G01C9/02 

113

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано в качестве преобразователя пространственного угла наклона контролируемого объекта в электрический сигнал.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства.

На чертеже приведена принципиаль- ная схема устройства.

Устройство состоит из чувствительного элемента в виде двухслойного кольца, состоящего из медной 1 и фер ритовой 2 частей, закрепленного на поплавке 3 из диэлектрика под углом 45° относительно магнитной оси соленоида Д, измерительного автогенератора 5, опорного автогенератора 6, смесителя 7 и фильтра нижних частот 8

Соленоид жестко связан с контролируемым объектом так, что магнитная ось соленоида параллельна нормальной оси объекта, а между магнитной осью соленоида и нормальной осью чувстви- тельного элемента образован угол, равный 45 .

Устройство работает следующим образом.

При нулевом значении угла наклона между осью чувствительного элемента и магнитной осью соленоида образуется угол 45°, что обеспечивает смешение начальной точки (точки отсчета) на лине ный участок выходной характеристики преобразователя. Учитывая, что взаимоиндуктивность между указанными элементами изменяется по косинусоидаль- ному закону, расположение чувствительного элемента способствует резкому увеличению чувствительности преобразователя в диапазоне измерения малых углов наклона и тем самым уменьшению нелинейности выходной характеристики на начальном участке.

В отличие от преобразователя, в котором чувствительный элемент расположен горизонтально внутри соленоида, в предложенном преобразователе при установке начального угла между осями соленоида и чувствительного элемента, равном 45°, отклонение соленоида от начального положения в левую и правую стороны приводит к различным значениям результирующего угла между указанными осями. В одном случае с увеличением угла наклона объекта угол между осями соленоида и чувствительным элементом уменьшается

Q

5 о

5

5

0

5

0

что Приводит к увеличению значения функции cos al и связанных с ней величин взаимоиндукции и вносимой индуктивности, приводягшх к уменьшению индуктивности соленоида и увеличению выходной частоты преобразователя. В другом случае с увеличением измеряемого угла угол между осяьт увеличивается (становится больше 45°), что приводит к уменьшению значения функ- ции cos и связанных с ним указанных величин, приводяших к увеличению индуктивности соленоида и уменьшению выходной частоты преобразователя. При этом воздействием чувствительного элемента на соленоид выражается изменением взаимоиндуктивности между указанными элементами, которая в свою очередь изменяется за счет вторичного магнитного поля вихревых токов, наводимых в медном кольце энергией высокочастотного электромагнитного поля соленоида, концентрированного за счет феррйтового кольца. Увеличение реактивной составляющей привносимого в соленоид сопротивления, что в конечном итоге влияет на чувствительность устрор1ства, происходит в основном за счет феррйтового кольца, которое уменьшает магнитное сопротивление цепи основного потока и способствует увеличению привносимого реактивного сопротивления и, следовательно, чувствительности устройства.

Частота тока генерации опорного автогенератора 6 больше частоты измерительного автогенератора 5 на величину нулевой частоты устройства. Поэтому разность частот автогенераторов 5 и 6, полученная в результате сложения и детектирования выходных сигналов автогенераторов и вьщелен- ная фильтром нижних частот 3, соответствует нулю устройства.

При наклонении корпуса датчика в любой плоскости положение диэлектрического поплавка 3 с расположенным на нем под углом 45° относительно магнитной оси соленоида чувствительным элементом не изменяется. Изменение положения магнитной оси соленоида в зависимости от угла наклона приводит к соответствующему изменению реактивного сопротивления соленоида, что в свою очередь изменяет выходную частоту преобразователя.

Лпя уменьшения температурной погрешности автогенераторы 5 и 6 построены одинаковыми, а для обеспечения виброустойчивости преобразователя внутрь соленоида залито трансформаторное масло.

Устройство имеет рабочий 7iHana3OH 0-15° с погрешностью порядка t2%.

Формула изобретения

I. Устройство для определения пространственного угла наклона объекта,- содержащее соленоид, чурствительный 5 элемент, установленный в поплавке из

Редактор Н.Горват

Составитель Т,Древновская

Техред Л.Олейник Корректор М.Шароши

Заказ 4118/36 Тираж 676 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

диэлектрического материала, помешенном в жидкость и расположенном внутри соленоида, схему формирования выходного частотного сигнала, о т л и ч ающе ее я

тем, что, с целью

повышения чувствительности, чувствительный элемент выполнен двухслойн ым, состоящим из медной и ферритовой частей, и ориентирован в поплавке под углом относительно оси соленоида.

2, Устройство по п.I, о т л и - чаюшееся тем, что чувствительный элемент ориентирован в поплавке под углом 45° относительно оси соленоида.

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяет повысить чувствительность устр-ва. Для этого чувствительный элемент выполнен двухслойным, состоящим из медной 1 и.ферритовой 2 частей, закрепленных на поплавке 3 под углом 45 к оси соленоида 4. Отклонение соленоида 4 от начального положения вызывает изменение его индуктивности и выходной частоты преобразователя. Наклон корпуса не вызывает изменения положения поплавка 3, плавающего в трансформаторном масле. Выполнение автогенераторов 5 и 6 идентичными уменьщает температурную погрешность устр-ва. I з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л 46 со О5 О5