Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали Советский патент 1981 года по МПК G01C9/18 

- t

Изобретение относится к прибОростроению и может быть использо- вано для измерения угла отклояеййя oi; вертикали в системах управления подвижных автоматических вбъ еКтов (наземных, летательньгх и ПОДводных).

Известны устройства для измерения угла отклонения от вертикали основанные на принципе эического маятника, устанавливающегося при ; неподвижной точке опоры в направлений вертикали О j

Недостатком известньк устройств для измерения отклонения от кали является малый диапазон и$йерё ния угла, что обусловливает их 1фимёнение в основном в качестве индикаторов угла отклонения от вертик йи с весьма узким диапазоном измере- . ния - до нескольких угловых граду-: сов.

Ближайшим к предлагаемому является ультразвуковой индикатор наклона,

который содержит корпус в виде ста- кана, наполненного жидкостью, с встроенными в его дно двумя ультра- звуковыми пье&оэлектрическими преобразователями с дйумя системами злектррдов, возбузвдаемыми от генератора электрических козхебаний, и измери.тельного устройства, выполненного по дифференциальной схеме 2. Измерительное устройство вьоделяет

10 разность выходных cигнa oв ультразву1срвЫх пьезоэлектрических преобразователей, которая пропорциональна углу на/шэна корпуса преобразователя. Недостатком такого устройства яв«5ляется малый диапазон измере1гая угла нахслона, обусловливаемый непараллельНостэью плоскостей излучёния пьезоэлектрических злементов уровню жидкости,, помещенной в наклонен20

:ный стакан. При этом имеются принципиальные ограничения измерения

.угла данным способом, а именно, при наклоне стакана на угол 190и более жидкость может вылиться из стакана, обнажив дно и делая невозможным проведение измерений; Целью изобретения является расширение диапазона измерения.угла наклона до значе шя, близкого к ±180. Эта цель достигается тем, что в . известном устройстве для измерения угла отклонения от вертикали, содержащем корпусS частично заполненный жидкостью, генератор импульсов, ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи и измерительное устройство, включенное по диффёренЦ11альной схеме, корпус выполнен в виде трубки, образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, запол ненной жидкостью с воздушным пузырьком, а -ультразвуковые пьезозлек триЧес1сие преобразователи установлены в торцах трубки и акустически изолированы от корпуса, причем пол ост трубки вместе с преобразователями полностью герметизирована, Поскольку радиус изгиба трубки постоянен, положение пузырька однозначно определяет угол наклона корпуса; при этом время прохож,цения ул развуковой волны до воздушного пузы ка пропорционально углу наклона кор пуса. Общий вид устройства в разрезе схематично представлен на чертеже. Устройство содержит корпус в вид трубки , образующей незамкнутое кольцо постоянного радиуса, заполне ной жидкостью с воздушным пузырьком 3. в торцах трубки установлены ультразвуковые пьезоэлектрические п Ъбразователи4 и 5, акустически изолированные от корпуса демпфирующ .;материалом 6 с большим декрементом затухания ультразвуковых колебаний. Демпфирующий материал б,кроме того герметизирует торцы трубки вместе с преобразователями 4 и 5, не давая тгидкости испаряться и выливаться. Излучатели ультразвуковых преобразователей 4 и 5 подключены к гене ратору 7 электрических импульсов, а выходы приемников преобразователей 4 и 5 - к измерительному устройству 8, включенному по дифферентдлапьной схеме и вьщающему сигнал, пропорцио нальный углу наклона. Устройство работает следующим об разом. Генератор 7 вырабатывает короткие Эочектрические импульсы, которые поочередно поступают на излучатели пьезоэлектрических ультразвуковых преобразователей 4 и 5, излучающие в жидкость 2 акустические импульсы. Ультразвуковые акустические импульсы распространяются в жидкости, заполняющей кольцевую трубку, с определенной скоростью. Достигнув воздушного пузырька 3, часть энергии импульса отражается от границы ра здела сред и поступает обратно на преобразователи 4 и 5. Отраженные импульсы улавливаются приемниками преобразователей, преобразуются в электрические сигналы, которые затем поступают в измеритеТельное устройство 8. Измерительное устройство, выпо ненное по. дифференциальной схеме, вьзделяет временные интервалы, пропорциональные расстоянию между краями газового пузырька и торцами трубки. Выходным сигналом измерительного устройства 8 является разность временных интервалов, полученных в результате поочередного лоцирования газового пузырька импульсами преобразователей 4 или 5, которая пропорционапьная углу наклона корпуса 1. Этим обеспечивается исключение влияния изменения скорости распространения ультрагчвуковых колебаний в жидкости, заполняющей трубку. Поочередный запуск излучателей преобразователей 4 и 5 необходим для того, чтобы исключить влияние ультразвуковых импульсов, излучаемых и принимаемых правым 4 и левым 5-преобразователями, друг на друга. Если воздушный пузырек целиком заполняет сечение трубки I, возможен одновременный з-апуск излучателей правого и левого преобразователей, что упрощает схему измерительного устройства 8. Ультразвуковой измеритель отклонения от вертикали имеет более широкий диапазон измерения угла по сравнению с известными аналогичными устройствами. В отличие от прототипа, который позволяет измерять отклонение от вертикали только в пределах нескольких угловых градусов, данный прибор имеет значительно более широкий диапазон измерения, достигающий ± 1 50- 1 70 , при сохранении высокой точности и линейности измерения.