Устройство для определения откло-НЕНия OT ВЕРТиКАли Советский патент 1981 года по МПК G01C9/12 

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к устройствам для измерения отклонения контро лируемой плоскости горизонта, и предназначено для использования преимущественно в крупногабаритном машиностроении. Известен электролитический уровень содержащий герметичный корпус, частич но заполненный электролитом, газовый пузырек, электроды и цепь обратной .свлзи, состоящую из усилителя, включенного между входом моста, с сопротивлениями плеч датчика и датчиком компенсационной силы, последний выполнен в виде двух электромагнитов, установленных вне герметичного корпуса, обмотки которых подключены к выходу усилителя демодулятора, двух поплавков с ферромагнитной массой со степенью свободы в направлении осей соответствующих электромагнитов, а корпус, электролит.и газовый объем разделены герметичной перегородкой на две симметричные части с одним электродом и одним поплавком с ферромагнитной массой в каждой части l J. Известно устройство для определения углов отклонения от вертикали, содержащее корпус, подвешенный в нем маятник, преобразователь и измерительный прибор 2 }. Наиболее близким по технической сущности и дости.гаемому результату к предлагаемому является устройство для определения отклонения по вертикали, содержащее корпус, подвешенньп в нем маятник, преобразователь и измерительный прибор. Преобразователь выполнен в виде закрепленного в верхней части маятника П-образного коромысла с вертикальными плечами, образованными пьезоэлектрическими брусками с системами электродов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, к другой - измерительный прибор. Чувствительность устройства возрастает и появляется 3 .8 возможность, измерять углы наклона от вертикали в диапазоне от О до 1 с меньшей постоянной времеш При производстве измереьшй часто приходится соединять визирную трубу и устройство, задающее горизонт или вертикаль. Полученная система увеличи вается в размере. С другой стороны, уменьшение размеров маятника ведет к снижению чувствительности устройства поскольку сжимающие усилия снижаются а соединение его, например, с нивелиром вызывает рост габарита всей систе мы в целом,, в связи с этим создаются определенные трудности при его эксплуатации в производственных условиях. Повышение точности должно здес идти по пути увеличения веса маятника, что является нежелательным. Расположение маятника в опоре соз дает дополнительную погрешность. Ее увеличивает выполнение приведенной длины маятника. Электрические колебания от генератора вызывают появление гистерезисной петли деформации, хотя при этом ни чувствительность, ни постоянная времени лне уменьшаются, точность измерения становится ниже и она недостаточна при контроле и задании плоскости горизонта. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона и повышение точности с сохранением высокой чувствительности и малой постоянной времени. Поставленная цель достигается тем ЧТО в устройстве для определения отклонения от вертикали, содержащем корпус, маятник с грузом, преобразователь пере мещения маятника, выполненный в виде вертикально расположенного пьезоэлектрического бруска с электродами-токосъемниками, подключенными к генератору электрических колебаний и измepитeльнo fy прибору, пьезоэлектричес кий брусок жестко закреплен нижним, ковдом на основании корпуса посредством звукоизоляционной оправки, а с другим концом бруска соединен сбалансированный груз , расположенный в зоне действия введенной в устройство катушки индуктивности, подключенной к генератору электрических колебаний С целью сохранения помехоустойчивости, в корпусе создан вакуум. На чертеже представлено устройств общийвид. A4 Устройство содержит преобразователь I, например пьезоэлектрический брусок, который с верхнего торца нагружен сбалансированным грузом 2, консольно защемлен в оправе-щите 3, где установлен. подвижные электроды-токосъемники 4 вколодцах 5. Контакт между электродами-токосъемниками 4 и пьезоэлектрическим бруском обеспечивается пружиной 6 и регулируется стопорными гайками 7.Груз 2 имеет сквозное отверстие под балансировочные винты 8. Вкладыш 9 выполняет функции изолятора. Электроды-токосъемники 4 соединены с усилителем 10, сигналы которого могут быть восприняты измерительным прибором I1. Для сохранения помехоустойчивости в корпусе 12 создан вакуум через ниппель 13. Катушка 14 индуктивности смонтирована в корпусе 12 и служит для создания необходимого магнитно1о поля в зоне ;руза и для устранения непропорциональности между действующим усилием и выходным напряжением. Катушка 14 индуктивности подключена к генератору электрических колебаний .(не показан). Устройство работает следующим образом, . Датчик устар1авливается на плоскости А элемента конструкции, подлежащего выставлению в горизонт. Подают от генератора электрических колебаний на катушку 14 индуктивности переменно© напряжение в зависимости от расположения плоскости элемента конструкции. Вектор силы тк;кести груза 2 изменяет положение в пространстве, деформирует преобразователь 1, появляются устойчивые показания измерительного прибора 11, которьй регистрирует величину и знак электрического заряда. Указанное размещение элементов датчика и, в частности, груза с преобразователем обеспечивает устойчивое состояние равновесия, которое характеризуется тем, что изменение положения груза, т.е. действующей силы на преобразователь, создающей незначительное отклонение из положения равновесия, может быть восстановлено. Чувствительность и точность устройства возрастает. Исключение сред и нейтрализация элементов датчика, создание вакуума и установка звукоизоляционных материалов позволяет получ.ить лучшее соотношение полезного сигнала к шуму. Диапазон работы датчика может быт расширен, но при этом следует увелиг чить положение закона Гука о микродеформации. Пьезодатчики безынерционны,, поэт му производительность работы с ними весьма высокая. Чувствительность их настолько большая, что допускает рег страцию звукового давления. Экономический эффект, который может быть получен в результате внедрения, ориентировочно составляет 6,0-8,0 тыс.руб. Формула изобретения Устройство для определения отклон ния от вертикали, содержащее корпус, маятник с грузом, преобразователь перемещения маятника, выполненный в виде вертикально расположенного пьез электрического бруска с электродамитокосъемниками, подключенными к гене ратору электрических колебаний и измерительному прибору, отличающееся тем, что, с цепью расширения рабочего диапазона и повьтег ния точности, в нем пьезоэлектрический брусок жестко закреплен нижним концом на основании корпуса посредством звукоизоляционной оправки, а с другим концом бруска соединен сбалансированный груз, расположенный в зоне действия введенной в устройство катушки индуктивности, подключенной к генератору электрических колебаний. 2. Устройство по п. 1,отлича.ю щ е е с я тем, что, с целью сохранения помехоустойчивости, в корпусе создан вакуум. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР . № 646198, кл, G 01 С 9/18, 14.03.77. 2.Патент США 3143719,кл. 33630, опублик. 04.08.64. 3.Авторское свидетельство СССР № 558148, кл. G 01 С 9/02, 12.11.75 (прототип)