Устройство для определения угла наклона Советский патент 1991 года по МПК G01C9/12 

Изобретение относится к измерению физических величин, а именно к измерению пространственных угловых перемещений, и может быть использовано в геологии, атомной энергетике, других отраслях промышленности, где требуется точное измерение угловых перемещений.

Целью изобретения является повышение производительности за счет уменьшения начальной амплитуды колебания измерительного маятника.-

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задатчик 1 про- странстенных угловых смещений, маятниковую систему из двух разнопериодных маятников 2 и 3, демпфер 4 между маятниковой системой и корпусом задатчика угловых смещений, демпфирующую трубку 5 между двумя разнопериодными маятниками, преобразователь б угла наклона.

Устройство снабжено ограничителем хода измерительного длиннопериодного маятника 2 относительно дополнительного короткопериодного 3, который выполнен в виде системы вялых мембран 7, расположенных симметрично относительно оси короткопериодного маятника 3 и поджатых равноплечими рычагом 8. Мембраны 7 представляют собой днища герметичных сообщающихся емкостей равного объема с жидкостью 9, размещенных в корпусе ко- 1 роткопериодного маятника 3. Сообщающиеся емкости с жидкостью 9 совместно с демпфирующей трубкой 5 представляют со- |бой колебательный контур с заданными параметрами.

Устройство работает следующим образом.

При рассогласовании оси 10 задатчика пространственных угловых смещений с направлением вектора силы тяжести «if начинается процесс гашения колебаний Маятниковой системы (2, 3). При этом демпфирование короткопериодного маятника 3 производится относительно корпуса задатчика 1 угловых смещений, в точке подвеса (шаровая опора с трением скольжения, поз. 4). Демпфирование длиннопериод ного маятника 2 осуществляется в пределах угла нечувствительности короткопериодного маятника 3 (ось 11 дополнительного коротки- периодного маятника 3 обозначена пунктиром) за счет механической связи длиннопериодного маятника 2 через рычаг и с мембранно-жидкостным колебательным контуром(5,7,9), в котором выбранная стрела прогиба вялой мембраны не позволяет длиннопериодному маятнику 2 уйти за границу угпа нечувствительности короткопериодного маятника 3.

Соотношение h Isln a /2, где I - длина подпирающего мембрану рычага; а - угол

нечувствительности короткопериодного маятника, следует из правила прямоугольного треугольника для рычага длины I и стрелы прогиба мембраны h.

Рычаг длины I и стрела прогиба h - катеты прямоугольного треугольника, а угол против катета h равен углу а /2 из признака подобия треугольников. Так, например, если конус нечувствительности короткопериодного маятника составляет 1°. то при

длине подпирающего мембрану рычага 30 мм, максимальная стрела прогиба выбирается равной h 30 sin 1/2 0.26 мм. При выполнении данного соотношения получается значительное ограничение начальной

амплитуды колебаний длиннопериодного маятника и тем самым существенно уменьшается длительность гашения колебаний маятниковой системы. Для уменьшения передачи энергии колебаний от длиннопериодного маятника к короткопериодному и обратно соотношения периодов этих маятников выбираю1 порядка 1:10, а их резонансные частоты разнесены более, чем на порядок.

Для точной установки длиннопериодного маятника относительно положения равновесия угол нечувствительности длиннопериодного маятника выбирают на порядок меньше, чем угол нечувствительности короткопериодного маятника. Угол нечув- ствительности короткопериодного маятника определяется трением в его опоре. При спектре возмущающих частот, близком к резонансной частоте длиннопериодного маятника, благодаря ограничению его начальной амплитуды колебаний достигается существенное повышение точности измерений за счет уменьшения динамической ошибки. Кроме того, замкнутый мембранно-жидкостный демпфер (5, 7, 9) существенно уменьшает высоту резонансного пика длиннопериодного маятника, что также позволяет достичь требуемой точности при интенсивных внешних помехах.

С целью уменьшения постоянной времени маятниковой системы (2, 3) во время совместного колебания обоих маятников соотношение моментов инерции маятников

выбрано таким, что система маятников является короткопериодной системой, т.е. колебательные свойства системы маятников определяются в основном колебательными свойствами короткопериодногс маятника.

5 16597066

Формула изобретенияния измерительного маятника, узел де- Устройство для определения угла на-мпфирования выполнен в виде двух за полклона, содержащее разнопериодные изме-ненных жидкостью сообщающихся рительный и дополнительный маятники,емкостей с основаниями в виде вялых мем- подвешенные на соосных осях вращения,5 бран, расположенных симметрично относи- при этом на дополнительном маятнике раз-тельно вертикальной оси дополнительного мещены узел демпфирования и ограничи-маятника с возможностью взаимодействия тель хода измерительного маятника, уголс концами введенного рычага, средняя часть нечувствительности которого меньше углакоторого закреплена на измерительном ма- нечувствительности дополнительного маят-10 ятнике, ограничитель хода которого выполнила, отлич а ющ ее с ятем, что.с цельюнен с возможностью ограничения его повышения производительности за счетколебаний в диапазоне угла нечувствитель- уменьшения начальной амплитуды колеба-ности дополнительного маятника.

15

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерениям пространственных угловых перемещений. Целью изобретения является повышение производительности за счет уменьшения начальной амплитуды колебаний измерительного маятника. Установленный на дополнительном маятнике 3 демпфер выполнен в виде двух сообщающихся заполненных жидкостью сосудов 9, в днищах которых размещены вялые мембраны 7, взаимодействующие с концами рычага 8, закрепленного на измерительном маятнике 2. Ограничитель хода измерительного маятника выполнен с возможностью ограничения его колебаний в диапазоне угла нечувствительности дополнительного маятника, что уменьшает начальную амплитуду колебаний измерительного маятника 2 и тем самым уменьшает длительность гашения колебаний маятниковой системы. 1 ил. ч Н О сл о о сь ж