Ультразвуковой измеритель наклона Советский патент 1991 года по МПК G01C9/06 

2

k

И

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения отклонения объектов от вертикали. С целью упрощения конструкции схема обработки выполнена в виде операционного усилителя 7 и соединенного с его выходом частотомера 8. Выход и вход усилителя 7 соединены соответственно с электродами пьезоизлучателя 1 и пьезоприемника 2, размещенных на торцах стержневых звукопроводов 3, 4, частично погруженных в жидкость 6. Изменение уровня жидкости не оказывает влияния на точность измерения наклона.

т

йк

9 5

VI GJ 00 Ы

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в качестве индикатора отклонения от вертикали.

Цель изобретения - упрощение конст- рукции.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема измерительного блока.

Устройство содержит ультразвуковые пьезоизлучатель 1 и пьезоприемник 2. которые закреплены на торцах двух стержневых волноводов 3 и 4, помещенных в корпус 5, выполненный в форме стакана и заполненный жидкостью 6, операционный усилитель 7, вход которого подключен к одному электроду ультразвукового пьезоприемника 2, а выход к одному электроду ультразвукового пьезоизлучателя 1, вторые электроды которых соединены с общим выводом усилителя 7, выход которого соединен с измерительным блоком 8, выполненным на базе частотомера. Стержневые волноводы 3 и 4, разделены прокладкой из звукопоглощающего материала 9.

Схема измерительного блока 8 содержит триггер Шмитта 10, вход которого подключен к выходу усилителя 7. а выход - к первому входу схемы формирования дискретного сигнала с разностной частотой 11. а также генератор импульсный с управляемой частотой 12, выход которого подключен к второму входу схемы 11.

Устройство работает следующим образом..

При вертикальном положении выполняется условия самовозбуждения усилителя 7 на резонансной частоте, определяемой параметрами устройства. В результате в волноводе 3 возникает стоячая волна, энергия которой через контролируемую жидкость 6 передается пьезоприемнику 2 по волноводу 4. В результате возбуждения стоячей волны на длине волновода 3 укладывается п-ное число ее периодов А, и на выходе усилителя 7 возникает напряжение резонансной частоты fp.

В результате наклона корпуса 5 от вертикали (при наклоне его) условия самовозбуждения усилителя 7 будет изменяться, так как при наклоне измеряется уровень, до которого погружены в жидкость волноводы 3 и 4, а следовательно, и количество четверть, волновых участков стоячей волны. В результате на выходе усилителя 7 возникает напряжение с частотой fp + Af, где Af - абсолютное изменение частоты при изменении наклона,

Изготовлен макет устройства, в котором использовались пьезоизлучатель 1 и пьезоприемник 2, выполненные из пьезокера- мики типа ЦТС-19, с размерами 9 х 6 х 0,.

Стержневые волноводы 3 и 4 изготовлены из стекла размерами 100 х 10 х 2 -10 3 м, находящиеся на расстоянии 4 -10 3 м.

Усилитель 7 выполнен на операционном усилителе типа 140УД1Б.

Измерительный блок 8 выполнен на базе частотомера 43-33. жидкость-вода

fp 66 кГц

fp+ Af 166 кГц.

При изменении наклона жидкость не должна выходить за пределы активной области волновода, поэтому уровень жидкости выбирают равным половине длины волновода.

Устройство обладает высокой точностью измерения, так как исключается влияние изменения уровня жидкости на точность индикации наклона.

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель наклона, содержащий сосуд, частично заполненный жидкостью, два звукопровода нижние концы которых расположены ниже уровня жидкости, а на верхних закреплены соответственно пьезоизлучатель и пьезоприемник с двумя электродами каждый, подключенные к схеме обработки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, схема обработки выполнена в виде операционного усилителя и соединенного с его выходом частотомера, причем первые электроды пьезоприемникэ и пьезоизлучателя подключены соответственно к входу и выходу операционного усилителя, а вторые электроды-к его общему выводу, при этом звуководы выполнены в виде стержней и установлены вертикально, изолированно друг от друга.

7

4г

10

//

Фиг. I