Способ измерения угла наклона Советский патент 1980 года по МПК G01B7/30 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения угла наклона и может быть применено для измерения 5 малых углов при ориентиройанйй поверхностей относительно естественной горизонтальной плоскости, а также во всех областях науки и техники, где необходимо прецизионное изме- 10 рение мальах углов.

Известен способ измерения угла наклона, основанный на использовании пузырьковой ампулы в качестве нулевого указателя, который заключает- }5 ся в том, что при наклоне пузырьковой ампулы ее пузырек смещается от исходного положения. Вращением микрометрической головки изменяют угол наклона пузырьковой ампулы и добивают20 ся возвращения пузырька в исходное положение. Величину угла определяют по известному шагу микрометрической головки 1 . Недостатком этого способа являет- 25 ся значительная погрешность, обусловленная погрешностями механических частей устройства, реализующих способ, кроме того этот способ затрудняет автоматизацию измерений. ЗО

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения угла наклона, заключающийся в том, что связываемую с контролируемым объектом ам пулу с пузЁфькоМ помещают is два ймеж ных электрических поля, наклоняю|Т ciMпулу, компенсируют смещение пузырька изменением параметров электрических полей и преобразуют компенсирующее воздействие.в электрический сигнал, по которому суййто величине угла наклона 2 .

Недостатком этого способа является невьтсокая точность измерения угла наклона и невозможность непосредст- , венного преобразования величины угла в цифровую формулу.

Цель изобретения - повышение точности.- ,

Пост§1вленная цель достигается тем. Что компенсацию сметдёнйя осуществляют изменением частоты пОлей, а о ве- личине угла судят по разности частот.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Ампула 1, жестко связанная с основанием 2, помещена в два электрических поля 3 и 4, созданных между пластинами конденсаторов 5, 6 и 5г 7. за счет

тЬтоу что к ним прилолсены переменные напряжения, имеющие одинаковую величину, равную и. Частоты переменн:ых напряжений имеют ра злйчные знайГенйя f, и f , причем эти частоты могут изменять свои значения, однако собой они связаны следующим образом

-Af, (1)

+ Af;

2 0

где fo - среднее значение частоты/ Af - величина девиации частот. Способ измерения осуществляется слёдуюй1йМ Образом.

В ампуле 1 находится пузырек 8. При Н1аклоне основания 2 с ампулой 1 на угол о( на пузырек 8 действует гравитационная сила Fp , заставляющая 1его всплывать. Эта сила равна

FT v.p-c5( : (2)

где V - -об-ьем пузырька; .

о плотность жидкости, заполняющей ампулу.

Одновременно на пузырек, находящийся в электрическом поле, действует пондеромоторная сила F , зависяща от напряженности электрических полей и их частот

KuMf -f),

(3)

-, коэффициент, зависящий от

где К. конструкции конденсаторов

и характеристики ампулы. Так как Частоты f, и fo связаны между собой .выражением (О, то величина пондеромоторной силы может быть записана как

F 2Ки Д f .

(М

Измеряя частоты полей 3 и 4, производйт компенсацию силы, действующей на пузырек 8, вызванной УгйШ йНКлона основания 2 с ампулой 1, пондеромоторной силой РП электрического поля. При этом пузырек 8| остается не.подвижным. Из услови1й статики, то ёстб из равенства сил F , F, , можно записать

2Ки & f

(5)

0( V-J)

767507

Таким образом, если пузырек 8 при любом угле наклона находится в исходном положении за счет изменения частот электрических полей, разностная чаатота электрических напряженностей -пропорциональна углу наклона основания 2.

Измеряя разность частот электрических полей 3,4, судят о величине наклона основания 2 с ампулой 1 относительно линии горизонта.

Следовательно, компенсация силы, вызванной -гравитационным пОлем, пондеромоторной силой, возникающей за счет различных частот эЛек трических полей, позволяет повысить точность измерения угла наклона,поскрльку -при реализации способа результаты измерения можно непосредственно получать в цифровой форме.

Формула изобретения

Способ измерения угла наклона, заключающийся в Том, что связываемую с контрольным объектом ампулу с пузырьком помещают в два смежных, электрических поля, наклоняют ампулу, компенсируют смещение пузырька изменением параметров электрических полей и преобразуют компенсирующее воздействие в электрический сигнал, 6 т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повЕЛйения точности, компенсацию смещения ocyщecтвJJяют изменением частоты полей, а о величине уг судят по разности частот.

, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Эйдинов В. Л. Измерение углов в машиностроении. М., Стандартгиз, 1963, с. 238.

2. Авторское свидетельство СССР 5 D 478181, кл. G 01 ё 7/30 (прототип).