Устройство для определения пространственного угла наклона объекта Советский патент 1980 года по МПК G01C9/02 G01C9/20 

(54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗТ7Ла НАКЛОНА ОБЪЕКТА

1 Изобретение относится к контрольно-измерительной техники и может быт йспбльзовано в приёоростроении и автоматике в качестве преобразователя пространственного угла наклона .контролируемого объекта в электрический сигнал. Известны устройства для определения, угла наклона, содержаищв маятник, выполненный в виде сегмента из кольцезого феррита с высокой маГ нитной проницаемостью, входящего в полость закрепляемого на объекте каркаса, с обмотками возбуждения и вторичными обмотками 1. Известны также устройства для определения пространственйоро наклона, содержащие маятники и индуЬтявный преобразователь, по ключен ный к измерительному автогейёратору, входящему в схему измерений 121 Наиболее близким по технической суЕ иости К предложенному является . устройство Д.ПЯ определения простран ственного угла наклона объекта,.содержащее чувствительный элемент, раеположенный внутри соленоида, являйощегося индуктивностью Kcme6aTej« ного контура измерительного аатогенератора, входящего в схему формиро вания выходного частотного сигнала. ЧувствиТельнь м элементом является маятник сукрепленной на нем сигнальной обмоткой. Маятник помещен в электромагнитное поле соленоида так, что точка подвеса маятники совпадает с магнитной осью соленоида. Соленоид жестко связывают с контролируемым .объектом так, чтобы ось соленоида была параллельна нормальной оси объекта. Принцип работы датчика заключается в том, что при отклонейин-.маятника на углы ±у от оси соденонда в сигнальной обмотке наволщтся электродвижущая сила, величина и фаза которой соответствуют угловому положёйи о маятника относительно оси соленоида, то есть относигельно нормальной оси объекта 3 . Основным недостатком таких датчиков является слр Кноеть конструкции, малая чувствительность, особенно при малых углах наклона и значительная нелинейность выходной характеристики.- . Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции при малых углах наклона. Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержащем

чувствительный элемент, расположен 1ый внутри соленоида, являющегося индуктивностью колебательного контура измерительного автогенератора, входящего в схему формирования выходного частотного сигнала, в качестве чувствительного элемента не.пользована жидкость, в ftbfci|:)yio п6мeщeн поплавок из диэлектрического материала с горизонтально закрепленной на нем плоской корЬткозамкнутой катушкой, расположенной в середине соленоида, С целью увеличения чувствительности высота соленоида принята равной половине его , а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким, внутренйему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлерика. - - , - . -Г Г - .T-;.;:;j /,

Па чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит чувствительньай элемент в виде короткоз 1мкнутой плоской катушки 1, закрепленной на поплавке 2 из дйэлёктрйка, йолёноид 3, измерительный автогенератор 4, опорный автогенератор 5, смеситель б, фильтр 7 нижних частот и-ферритовое кольцо.8. . ,

Соленоид жестко связан.с контролируемйм объектом так, что .магнитная ОСЬ соленоида параллельна нормальной оси объекта.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии наклона ось короткозамйнутой катушки 1 и магнитная ось соленоида 3 совпадают, Поэттйму вэаимоиндуктивность между соленойдом и короткозамкнутрй катушкой максимальна, вследствие чего привносимые в соленоид сопротивления также : максимальны. Поэтому соленоид 3 обладает Минимальной индуктивностью, а автогенератор 4 максимальной частотой. Частота тока генерации автогнератора 5 больше частоты измерительного автогенератора 4 на величину нулевой частоты преобразователя, Поэтому разность частот автогенераторов 4 и 5, полученная в результате сложения и детектирования выходных сигналов автогенераторов и выделенная фильтром нижних частот 7, «Соответствует нулю преобразователя. При отклонений контролируемого рбъекта от вертикали в любую сторону на угол Y короткозамкнутая катушка (поплавок) всегда остается в горизонтальном положении и между осями соленоида и короткозамкнутой катушки образуется такой же угол -f Так как величина и фаза наводимых обмотке короткозамкнутой катушки электродвижущей силы соответствует углу Y т,е. индуктивная связь между солен.оидом и короткозамкнутой катушкой с увеличением f умень714147

шается, привносимые .;в соленоид сопротивления уменьшаются, а индуктивность соленоида увеличивается. Это в свою очередь приводит к уменьшению частоты измерительного автогенератора и соответствующему увеличению выходной частоты преобразователя, Для увеличения чувствительности преобразователя при малых углах наклона высота соленоида принята равной половине его диаметра, а для уменьшения погрешности от смещения центра короткозамкнутой катушки относительно оси соленоида наружный диаметр короткозамкнутой катушки принят близким внутреннему диаметру каркаса соленоида. При этом катушка располагается в середине соленоида. Для увелйчейия реактивной составляющей привнбсимох о в соленоид сопротивления, задающий элемент собран из нескольких плоских короткозамкнутых катушек одного диаметра с больаюй плотностью заполнения. Для уменьшения температурной погрешности автогенераторы 4 и 5 одинаковы. Нуль преобразователя регулируется изме.нением частоты опорного автогенератора 5, а чувствительность регулируется подстройкой частоты измерительного автогенератора 4, Для обеспе.чения виброустойчивости преобразователя внутрь соленоида залито трансформаторное масло, а сам поплавок снабжен четырьмя ребрами. Устройство имеет рабочий диапазон от о до 10, 5 а погреишость порядка + 2,5%,

Формула изобретения

1,Устройство для определения Пространстви1ного угла наклона объекта, содержамёе чувствительный эле- . мент, расположенный внутри соленоида, являющегося индуктивностью колебательного контура измерительного автог энератора, входящего в схему формирования вшюдного частотного сигнала, о л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повьйения точности и упрощения конструкции при измерении малых углов наклона, в нем в качестве чувствительного элемента использована жидкость, в которую помещен поплавок из даэлектричёского материала в горизонтально закрепленной на нем плоской короткозамкнутой катушкой, расположенной в середине соленоида,

2,Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, высота соленоида принята равной половине его диаметра, а наружный диаметр короткозамкнутой катушки выбран близким внутреннему диаметру каркаса соленоида, расположенного внутри кольца из ферродиэлек±рика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 С 9/06, 23.05.77.

3. Мелетико В. В. и др. Анализ погрешности электрического .датчика угла для малогабаритных маятниковых чувствительных элементов. - в журнале Приборостроение. Известия вуэов, 1974, 9 (прототип).