Способ определения угла наклона объекта Советский патент 1988 года по МПК G01C9/12 

а

00

ел

An

Ап n-t

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения зенитных углов и азимутов скважин.

Цель изобретения - упрощение измерений ,

На фиг.1 представлена схема измерения углов наклона; на фиг.2 - график гармонических колебаний отсчет- ного индекса.

Угол о/ , заключающийся между положением равновесия отсчетного индекса 0 и началом отсчета О, измеряют следующим образом.

Устанавливают маятник 1 (фиг.I), ось качания которого проходит через точку О, и перпендикулярна плоскости угла 0 , на маятнике закрепляют от- счетный индекс (указатель) 2, острие которого в процессе колебаний описывает дугу 3 окружности радиуса R с центром в точке О,. На пути движения индекса 2, т.е. на дуге 3, устанавливают п реперов с угловыми отметками А, А, Aj,...,A. Линия 00, проходит через нулевую отметку.

В исходном положении (положении равновесия) ось маятника совпадает с линией 0,0J. Для осуществления измерений маятнику 1, несущему отсчет- ньй индекс 2, сообщают затухающие колебания с собственной круговой часто той или незатухающие вынужденные коный

А,

1

начальное значение амплитуды (при t 0); козффициент затухания; время;

круговая частота колебаний; начальная фаза колебаний.

В каждом периоде колебаний отсчет- индекс от начального положения

проходит последовательно отметки А

сСtu -

. j, . . А, А

п

затем в обратном

„,,.. .,А ,. В про5

0

направлении А цессе колебаний фиксируют время в момент совпадения положения отсчетного индекса и репера.

На графике (фиг.2) обозначены: t j , t , t j . . . - значения времени t при последовательных совпадениях отсчетного индекса с первым репером, имеющим отметку А ,; t, , t , t,, ,. . . значения времени t при совпадении отсчетного индекса с вторым репером

А, и Т.Д. t, t, t,... - с n-M

репером А„.

Значения амплитуды х отсчитьшают- ся от положения равновесия маятника 0,0, которое соответствует (график пересекает временную ось t). Значение X X 1 соответствует измеряемой величине, причем х оС при измерении углов (реперы устаноЕГлены по дуге).

В моменты совпадения отсчетного

индекса с реперами А

г

...,А,

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - упрощение измерений. Маятник 1 устанавливают так, что ось качания проходит через точку О,. На маятнике 1 закрепляют отсчетный индексе 2, острие которого при колебаниях описывает дугу 3 окружности радиуса R с центром в точке О,. На пути движения отсчетного иидекса 2 на дуге 3 устанавливают п реперов с угловыми отметками А, AJ, ...,А. Линия 00, проходит через нулевую отметку. В процессе колебаний фиксируют время в момент совпадения положения отсчетного индекса 2 и репера. Определяют время пересечения отсчетным индексом 2 не менее чем трех реперных точек и при вычислении решают приведенную в описании систему уравнений. 2 ил. с б сл

лебания, совершающиеся по гармоничес- 35 ампллтуда равна сумме значении отметки репера и измеряемой величины

кому закону.

Механические колебания могут быть получены способами, применяемыми в часовых механизмах, а колебания электронного или лазерного луча - с помощью генераторов электромагнитной энергии.

Уравнение затухающих колебаний имеет вид

-6

cosdot+uJo),

(1)

a незатухающих гармонических колебаний

A ,COS (u3t + Q) )

(2)

где X - значение амплитуды отклонения отсчетного индекса в произвольный момент времени

сУй,

50

Решим три уравнения систем например 1-е, 2-е и 3-е, отно но известных if и х, предвар исключив АО.

-tfit.

(f arctg -- --Z - - - SУ lЫAi;AJiДз§ 1с2§1) J

(А,-Аз)е sinu)ati - (А,-Аз,)е sinuat cos(w4ti-nj c

COSVo

cos (uat, +4)

ампллтуда равна сумме значении отметки репера и измеряемой величины

„ + X „ , ,

. .X „--А ri+x ,

Уравнение (1) в этом случае позволяет написать

AI+ х„ cos

х„ (t,,-t

Лз+ х„ (t3,-t „ )

)+vJ;

J;

(3)

At, +x,

A e -cos u.(t,-t,, ) + vJ.

Величины А и и 1/1 в общем случае неизвестны, так как регистрацию процесса колебаний начинают в произвольный момент времени t .

Решим три уравнения системы (3), например 1-е, 2-е и 3-е, относительно известных if и х, предварительно исключив АО.

-tfit.

Ai;AJiДз§ 1с2§1) J

cos (uat, +4)

где .it,t , -t, t,,-t , dt,.

В случае незатухающих гармонических колебан1ш отсчетного индекса в (4) и (5) следует положить ., Кру говую частоту ы, входящую в (7) и (8), находим из соотношения, где юТ 2

,,-t7, Чз-Ч ,,. (6)

как видно из представленного на фиг.2 графика.

В случае затухающих колебаний необходимо также определить коэффициент {У, который входит в (4) и (5). Для этого измеряемую величину уста- навливают равной нулю и задают начальную амплитуду колебаний, равную отметке отного из реперов, например А ,.

Система уравнений (3) с учетом того, что Xд О, А о А, и следовательно, U j. 0, начиная с второго уравнения примет вид.

-c/dt

А J COSW л t i ; А А, е coswatp .

rf

(8)

Решаем любое из уравнений (7), например первое, относительно (f

D lIJiS J-lJiDSQg Si

dti

Определив на основании (6) и (8) круговую частоту со и коэффициент затухания d, подставляют их значе- ния в (4) и (5) и находят величину х

Для нахождения измеряемой величины достаточно, чтобы система (3) содержала всего три уравнения. Следовательно, для осуществления измере-

-

10

5 2025

35 .

40

НИИ по предлагаемому способу дс1ста- точно трех реперов,

Если количество ус танов ленньгх реперов больше трех, измеряемая величина может быть найдена с использованием различных сочетаний отметок реперов по три: А,, А, А,, А, AJ, AJ, А и т.д., т.е. число полученных значений измеряемой величины равно числу сочетаний из п реперов по 3.

Формула изобретения

Способ определения угла наклона объекта, включающий задание колебаний отсчетному индексу, регистрацию его пересечений с реперными точками и вычисление по полученным данным угла наклона, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений, определяют время пересечения отсчетным индексом не менее чем трех реперных точек, а при вычислении решают систему уравнений

А, УСОВ

А,,+ХН Aoe cosw(tj,-t,, )+ rj;

A +XH Aoe- cosui(t,, -tn )+M J, где X - угол наклона объекта;

А - начальная амплитуда колебаний;А,, отметки реперов;

S - коэффициент затухания;

Ч .....

t ,- время пересечения отсчетным индексом реперов; U) - круговая частота колебаний; (f - начальная фаза колебаний.