ИНЕРЦИАЛЬНЫЙ УГЛОМЕР Советский патент 2006 года по МПК G01C1/00 G01H1/10 

Предлагаемое изобретение относятся к геофизическим приборам, используемым для измерения угловых разворотов грунта и сооружений относительно вертикальной оси под действием возмущений, вызванных мощными взрывами.

В настоящее время для измерения разворотов используются датчики азимутальных разворотов (см. авт. св. №№1840390, 1840393 кл. G 01 H 1/10). В устройствах по приведенным авторским свидетельствам инерционной массой является строго сбалансированный металлический цилиндр, закрепленный на подшипниках в корпусе датчика. С инерционной массой связаны сердечники катушек преобразователей перемещения в электрический сигнал.

При развороте объекта разворачивается и скрепленный с ним корпус датчика, а инерционная масса остается неподвижной; сердечники преобразователей перемещения изменяют свое положение относительно катушек, что и регистрируется.

В датчиках такого типа существует прямая зависимость между весом инерционной массы и моментом трения в подшипниках ее подвески, что ограничивает точность измерений.

В последнее время получили распространение датчики с жидкостной инерционной массой. Так, для измерения угловых ускорений широко используются электрокинетические датчики (см. патент США №2644901 кл 310-2, авт. св. СССР №№183331, 202588, 203098, 381033 кл. G 01 P 15/08, патенты Великобритании №№1289719, 1344811 кл. G 1 N). Однако эти датчики чувствительны к линейным перемещениям и не обеспечивают съем сигнала, пропорционального углу разворота.

Из известных и используемых в настоящее время измерителей угловых разворотов грунта при мощных взрывах наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения азимутальных разворотов, описанное в изобретении по авт. св. №1840394 кл. G 01 С 1/00, которое и взято в качестве прототипа. Это устройство состоит из герметичного корпуса, в котором на подшипниках качения размещен полый ротор с лопастями, взвешенный в жидкости. На диаметрально расположенных лопастях закреплены держатели сердечников катушек преобразователей перемещения в электрический сигнал. На других диаметрально расположенных лопастях ротора закреплены держатели постоянных магнитов, взаимодействующие с катушками электромагнитов и обеспечивающие отклонение ротора датчика на заданный угол тарировки.

Основным недостатком данного устройства является то, что держатели сердечников и постоянных магнитов из жидкостной ванны пропущены через отверстия в верхней крышке и в момент измерения тормозят ротор, кроме того, сами держатели при действии вертикальной составляющей ускорения подвергаются действию гидродинамических ударов, что в конечном итоге отрицательно сказывается на точности измерений.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что узел преобразователя углового перемещения вынесен из жидкостной ванны, а его элементы размещены на крестообразной крестовине, которая закреплена на проходящем через разделительную диафрагму конце вала, несущего ротор с лопастями.

Такое решение позволяет исключить динамические удары жидкости по держателям элементов преобразователя, за счет увеличения зазора между ротором и корпусом свести практически к нулю действие эффекта поверхностного натяжения, а следовательно, и повысить точность измерений.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом на фиг.1 в двух проекциях. Устройство состоит из корпуса 1, с крышкой 2. Внутренний объем разделен диафрагмой 3. Нижний объем образует жидкостную ванну, в которой размещен взвешенный в жидкости ротор 4 с лопастями 5. Вал 6 ротора закреплен в подшипниках, один из которых устанавливается на днище корпуса, а другой - на разделительной диафрагме. На выступающем в воздушный объем конце вала закреплена крестовина 7, выполненная из диамагнитного материала, на двух диаметрально расположенных концах которой закреплены сердечники 8 катушек 9 преобразователей перемещения в электрический сигнал, а на двух других диаметрально расположенных концах крестовины закреплены ферромагнитные башмаки, один из которых взаимодействует с электромагнитом 10, а другой - с электромагнитом 11, смещенным на угол тарировки. На одном из концов крестовины, несущей башмаки, выполнено резьбовое отверстие 12 для закрепления съемного стержня вспомогательного тарировочного устройства.

Для заливки внутреннего объема жидкостной ванны предусмотрен штуцер 13, закрытый удлиненной пробкой 14. Выводы от преобразователей перемещения и электромагнитов осуществлены через герметичный разъем 15.

Корпус 1 устройства крепят к сооружению. При развороте сооружения корпус устройства поворачивается на тот же угол, а инерционная жидкостная масса вместе с ротором, лопастями и крестовиной 7 остаются на месте. В результате относительного перемещения сердечника 8 и катушек 9 вырабатывается сигнал, пропорциональный величине углового разворота.

Устройство позволяет производить дистанционное измерение азимутальных разворотов в диапазоне ±2° в поле линейных перегрузок до 100 ед. "g".

Устройство для измерения азимутальных разворотов содержит корпус, жидкостную инерционную массу, взвешенный ротор в виде пустотелого герметичного цилиндра с лопастями и преобразователи перемещения в электрический сигнал. Кроме того, устройство содержит крестовину, жестко закрепленную на проходящем через разделительную диафрагму конце вала, несущего взвешенный в жидкости ротор с лопастями. На двух диаметрально противоположных концах крестовины закреплены сердечники катушек преобразователей перемещения в электрический сигнал. На двух других концах ее закреплены ферромагнитные башмаки, один из которых взаимодействует с электромагнитом, позволяющим установку устройства в исходное положение, а другой - с электромагнитом, смещенным на величину тарировочного угла, обеспечивающим дистанционную тарировку устройства. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.

Инерциальный угломер, содержащий полый герметичный корпус, установленные в нем жидкостно-роторный узел и преобразователи относительного углового смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен диафрагмой, разделяющей корпус на две части, и установленной в одной из них, жестко связанной с ротором жидкостно-роторного узла, крестовиной, торцы которой связаны с преобразователями относительного углового смещения, а в другой части корпуса расположен жидкостно-роторный узел.