Датчик угла наклона Советский патент 1981 года по МПК G01C9/12 

I

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к. устройствам для определения угла наю1она объектов по отношению горизонта.

Известны датчики угла наклона объекта относительно горизонта, содержшцие корпус, маятник, аэростатический подвес l2 и Г23 .

Недостатками этих устройств является сложность конструкций, громоздкость источников внешнего наддува и магистралей подачи сжатого воздуха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и.достигаемому резул| тату является датчик угла натр убку с расположенным в ней чувствительным элементом маятникового типа ГЗ.

Однако это устройство имеет недостаточную чувствительность, недостаточную чувствительность,

. Цель изобретения - повьппение чувствительности датчика,Поставленная цель достигается тем, что в датчике угла наклона, содержа- щём корпус, радиально изогнутую трубку с расположенным в ней чувствительным элементом маятникового типа, по обоим концам изогнутой трубки вмонтированы плоские мембраны, к которым жестко прикреплены пьезокерамические нибровозбудители, оси поляризации которых расположены перпендикулярно

10 радиусу кривизны трубки.

На чертеже приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, разрез,

В изогнутой по радиусу трубке 1,

15 изготовленной из упругого и прозрачного материала, например стекла,свободно помещен шарик 2. По торцевым частям трубки вмонтированы плоские мембраны 3, к которым прикреплены,

20 например припаяны малогабаритные пьезокерамические вибровозбудители 4, оси поляризации которых расположены перпендикулярно радиусу кривизны сре ДИНОЙ геометрической линии трубки, которая с обоих концов закрыта заглу ками 5 и помещена в корпусе 6. Устройство работает следуннцим образом, С помощью пьезокерамических вибро возбудителей 4 возбуждаются механичес1ше колебания в направлении,перпендикулярном плоскости мембраны, которые через газовую среду, например воздух, и упругую трубу 1 передаются к контактным поверхностям трубки } и шарика 2 и снижает между ними трение. Из-за снижения сил сопротивления движению высокочастотным кoлeбaния ФI в контактных поверхностя трубки, шарик под действием тангенциальной составляющей СРШЫ собственного веса заршмает положение, равновесия относительно базовой плоскости кЬрпуса 6 на изогнутой внутренней по верхности качения трубки. Отсчёт угла наклона проводится визуально по отградуированной шкале, прикрепленной на наружной поверхности трубы (на чертеже показана утолщенной линией} , Для более точного проведения измерений вместо шкапы крепится заранее откалиброванный фотоэлектричес кий преобразователь (на чертеже не показан), реагирующий на величину отклонеь-шя шарика в трубе. Фотоэлект рический преобразователь электрически соединен с усилителем электрического сигнала, на который реагирует индикаторное устройство (на чер теже не показано) , Дпя уменьшеьшя . звукового шума трубка закрыта с концов заглушками 5, Чувствительность датчика зависит от амплитуды механических контактных колебаний между контактньНМ поверхностями трубки и шарика. Чем больше амплитуда контактных колебаний,тем более снижаются силы сопротивления движению, которые придерживают шарик в приподнятом положении относительно горизонтали. Наиболее эффективными колебаниями являются контактно-резонансные колебания в нормальном направлении, при которых силы сопротивления, действующие на шарик, приближаются к нулю. Проведенные экспериментальные опыты изготовленного макета наклономера сДатчиком показали, что при. питании пьезокерамических вибровозбудителей мощностью до 0,2 В на контактнорезонансных частотах колебаний силы сопротивления практически снизились до нуля, а чувствительность измерений наклономером была достигнута 0,1 угловой секунды. Формула изобретения Датчик угла наклона, содержащий корпус, радиально изогнутую трубку с расположенным в ней чувствительным элементом маятникового типа, отличающийся тем, что,с целью повьшения чувствительности., по обоим концам изогнутой трубки вмонтированы плоские мембраны, к которым жестко прикреплены пьезокерамическне вибровозбудители, оси поляризации которых расположены перпендикулярно радиусу кривизны трубки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . Авторское свидетельство СССР № 180364, кл, G 01 С 9/10, 10.03,65, 2,Патент США № 2972193,. кл. 33-205, 1961. . .. , 3.Авторское свидетельство СССР № 513249, кл. G 01 С 9/02, 28,10,74 (прототип)щ