Способ определения угла наклона объекта Советский патент 1990 года по МПК G01C9/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения наклонов сооружений (плотин, оснований ядерных реакторов и др.) для выставления плоскостей в горизонт для установки вертикально осей вращения и для решения других задач, связанных с ориентированием объекта относительно отвесной линии или горизонтальной плоскости, а также с определением отклонений объекта от заданного положения в отвесной плоскости. .

Целью изобретения является повы шение точности измерений.

На фиг.1 и 2 изображена схема определения угла наклона гравимет ром; на фиг.З - схема реализации способа при выставлении плоскости в горизонт акселерометром.

В качестве средств для осуществления способа могут быть использованы узко- и широкодиапазонные астаёи- рованные гравиметры, а также другие типы гравиметров, которые могут эталонироваться методом наклона. Могут быть применены серийно выпускаемые гравиметры, при этом не требуется каких-либо конструктивных или иных дополнений или изменений. Методика наблюдения самого гравиметра обычная.

Чувствительная система гравиметра представлена в виде оси вращения маятника и маятника, расположена на наклонной плоскости, наклон которой необходимо измерить.

СП

со

СП

.4

СО

Если чувствительная система грв виметра, содержащая маятиик и его ось вращения, расположена так, что ось вращения маятника образует с горизонтом угол ч, а маятник - угол с , то показание гравиметра опреде ляется как g cos V cos /

Установим гравиметр на основании (плоскость), наклон которого необхо димо измерить, в двух положениях, причем второе положение гравиметра повернуто на 180® относительно вого.

Пусть наклон основания к горизон ту-определяется двумя углами с/и /ь , причем угол в( расположен в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения маятника гравиметра, а угол И в вертикальной плоскости, проходящей через маятник,

В первом положении гравиметра ось вращения маятника наклонена к горизонту на угол V+ о(, а. маятник на угол я+ :.« Соответственно во вто ром положении сг

Показание гравиметра в первом по ложеиии определяется как g cos (H-c/)x X соз(й+(/1) а во втором g cos ()-е

Разность показаний гравиметра во в тором и первом положениях

dg (л)-о) cos(/j-4) - соз(л) + оО cos (/ь+«/,) или приближенно .

g g 2) (А+Л) +

+ { (-)

Решив уравнение относительно получим

, 4g /3(с/ , + .О c/ i- L 2

Во многих практических случаях второй и третий члены правой части соотношения можно не принимать во внимание, тогда приближенно имеем

; -2&-

в таблице приведены значения 4g в зависимости от величины угла v дл . о/ 1, g 980 см-с, а также но- минальная точность измерения наклон

Наклон измеряют следующим образом,

0

5

Q

5

0

45

50

Гравиметр настраивают так, что ось вращения маятника чувствительной системы составляет угол ) с горизонтом, а маятник горизонталени

Гравиметр устанавливают на основание (плоскость) в первое положение, измеряют его показание, переставляют гравиметр во второе положение, измеряют его показание во втором положении и определяют угол о1.

Для решения поставленной задачи могут также применяться серийно выпускаемые высокоточные акселерометры, при этом не требуется каких-либо конструктивных или иных дополнений или изменений. Методика наблюдения самого акселерометра обычная.

Рассмотрим задачу выставления плоскости в горизонт.

Акселерометр может быть установлен на плоскости в двух положениях, причем во втором положении акселерометр повернут на 180 относительно первого положения. Акселерометр включает в себя чувствительную систему, схематически представленную в виде направления оси чувствительности акселерометра.

Назовем плоскостью акселерометра плоскость, определяемую тремя точками на его установочной поверхности. Обозначим угол между направлением оси чувствительности акселерометра и плоскостью акселерометра через 90°-V

Устанавливают аксаперометр на плоскость, подлежащую выставлению в горизонт, и измеряют- его показание, затем поворачивают акселерометр на 180° вокруг вертикальной оси и вновь измеряют его показание.

Пусть наклон плоскости, подлежащей выставлению в горизонт, рйвен. Тогда в первом положении акселерометра направление оси чувствительности акселерометра составляет с вер тикалью угол -v)+ (х , а во втором - V - W,

Разность показаний акселерометра во втором и первом положениях равна

Да g С cos С О - 0) COS ( -J o)J или приближенно

4а 2gA)o/ , наклон равен

/ S 2g

Выставление плоскости в горизонт происходит следующим образом.

Акселерометр регулируют так, что направление его оси чувствительное ти составляет угол 90 v с плос костью акселерометра. Акселерометр устанавливают на плоскость, подле жащую выставлению в горизонт, в поло жение I, измеряют его показание, за тем акселерометр переставляют в поло жение II, измеряют его показание, вычисляют Via, угол « , а затем на клоняют плоскость на угол;о. Затем указанные действия повторяют для на- правления перпендикулярного первому. При необходимости повторяют вновь измерения и уточняют положение плос кости.

Формула изобретения

Способ определения угла наклона объекта, при котором ориентируют прибор по отношению к измерительной плоскости, производят первый отсчет, разворачивают прибор по отношению к измерительной плоскости на 180°, про изводят второй отсчет и обрабатывают результаты измерений, отличаю

щ и и с я тем, что, с целью повьше- НИН точности, при ориентировании прибора устанавливают в измерительной плоскости ось вращения маятника гра виметра или ось чувствительности акселерометра, отклоняют ее от нормального положения в измерительной плос кости на угловых градусов, изме ряют значение этого отклонения и учи тывают его при обработке результатов измерений.

,

g(/ia),

мкГал,

при

Номинальная погреш ность измерения на клона, угловые се кунды, при погреш ности измерения /Jg (/за) , мкГал .

10

5

1

2 3 4 5 6

166 332 498 663 829 995

0,060 0,030 0,020 0,015 0,012 0,010

0,006 0,003 0,002 0,002 0,001 0,001

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для решения задач, связанных с пространственным ориентированием объектов относительно отвесной линии или горизонтальной плоскости или с определением отклонений объектов от заданного положения в отвесной плоскости. Целью изобретения является повышение точности измерений. При осуществлении способа используют гравиметр или акселерометр. Перед измерением отклоняют ось вращения маятника гравиметра или ось чувствительности акселерометра на 1-6 угловых градусов от нормального положения в измерительной плоскости и определяют это отклонение с помощью любых технических средств. При обработке результатов измерений учитывают это отклонение. 3 ил., 1 табл.

По/1ожение 1

Плоскость

Фиг. 1

Положение Е

Фиг. 2

Плоо осгпь горизонта

Фие.Ь