Датчик угла наклона объекта Советский патент 1982 года по МПК G01C9/18 

(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА ОБЪЕКТА

Изобретение относится к контрольно-ч измерительной технике, в частности к устройствам для измерения угла наклону объекта. Известны электролитические наклоном ры, представляющие собой ампулу с рас положенной внутри трехэлектродной системой ij Известны электролитические наклономеры с ампулой, двумя электродами, на ходящимися на рабочей поверхности ампулы, и третий общий расположенный в жидкости, которые образуют дифференциальную схему, включенную в измерительный мост 2. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик угла наклона, содержащий ампулу, заполненную эле ктропроводной жидкостью с пузьрьком газа, электроды, расположенные в верхней части ампулы, и нижний общий электрод ЦЗ J В данной конструкции электроды преобразователей имеют форму круга (или прямоугольной пластинки), поэтому напряжение на выходе изк1ерительной таких преобразователей Уц и величина смещения пузырька связаны прямой зависимостью, т.е. статический коэффициент К передачи ДVц/дX ,-Ьпостоянен во всем диапазоне измеряемых углов. Однако при использовании датчика в системе автоматического регулирования (САР) возникают технические трудности получения устойчивой системы, поскольку для коррекции динамических свойств требуется дифференшфующее звено второго порядка. Кроме того, необходимо, чтобы САР отрабатывала сигнал рассогласования 1ФИ больших отклонениях с больщей скоростью, а при малых - с меньщей (относительно среднего отклонения). Цель изобретения - получение нелинейной статической характеристики дат- i чика. Эта цель достигается тем, что в датчике угла наклона, содержащем ампулу, заполненную электропроводной жидкостью с пузырьком газа, два электрода, расположенные в верхней части ампулы,, и нижний общий электрод, электроды, рас- положеЬные в верхней части ампулы имеют форму треугольника с дугообразными сторонами, из которых две вогнуты внутрь а третья - наружу от центра электрода, причем биссектриса угла, образованного первыми двумя сторонами, совпадает с гфодольной осью симметрии поверхности ампулы, а вершина треугольника шена к центру ампулы. Конструкция (форма) электродов выбрана таким образом, что на границах рабочего диапазона К %, - максимален, а при ct О - К - минимален. На фиг. 1 представлен пример .консч руктивного выполнения формы электродов, вид сверху; на фиг. 2 - вид уровня; на фиг. 3 - характеристики уровня для разных форм электродов. Уровень содержит ампулу 1, жидкость 2, пузьфек 3 и электроды 4. На фиг. 3 хфедставлены зависимости Vji - FCx) для трех .различных форм электродов, где обозначены: 5 - теристика уровня для круглой формы эле ктродов; 6 - для гфямоугольной; 7 а, б, в для треугольной формы электродов и раз личном исходном положении пузырька Хо (7 а - X р 0,25 Eg ; 76 - Х Ю.ЗЕд ; 7в-Х(, 0,7523), где Eg длина электрода. А мпула уровня представляет собой со суд с бочкообразной формой рабочей поверхности, заполненный электропроводной жидкостью 2, содержащей пузьфек 3 газа. Электроды 4, вваренные в верхнюю часть ампулы, имеют треуголь- ника с тремя дугообразными сторонами, из которых две вогнутм внутрь, третья наружу, 1фичем биссектриса угла, образованного первыми двумя сторонами сов падает с продольной осью симметрии рабочей поверхности ампулы, а его вершина обращена в центру ампулы. Общий эл ктрод имеет обычную форму и расположе ниже траектории движения пузьфька. При наклоне i ампулы в результате смещения пузьфька происходит неодинаковое перекрытие газовой полостью площадей верхних электродов, в результате чего нарушается равенство проводимосте междуэлектродных участков, что приводит к разбалансу измерительного моста. Однако коэффициент преобразования хемы при крайних положениях пузырька oL MCSKC ) существенно отличается от « при оС О, поскольку приращение лощади электродов Л 9 в первом слуае больше Л 9 во втором, гфи наклоне мпулы на один и тот же угол с6 В частности для одного функционально адействованного плеча уровня было поучено гфиближенное вьфажение у. g, jfe -насфяжение питания моста; -сопротивление нагрузки; -постоянная электролитической ячейки; -максимальная ширина электрода; л - длина электрода. При дифференциальном включении двух плеч уровня )tVv,(). Для других форм электродов: а) КРУГЛОЙ ivaR,CCX-C9l2)Ie|-(X-E5/2f 4 Х-е9/,1/2 б) прямоугольной - QhCSlH мзVH,jv,RbCe, Из статических характеристик для дифференциального включения (фиг. З) видно, что необходимую нелинейность можно, получить лишь в случае треугольной формы электродов. При этом как следует из формулы, чем большеВдд. , тем более нелинейна статическая характеристика. Однако эта зависимость имеет место лишь для правильно выбранного исходного положения газового пузьфька на электроде. Подобное усовершенствование может быть введено и для других типов уровней, нагфимер емкостных. Ампула с описанной формой электродов позволяет использовать датчик в системе автоматического регулирования, упростить корректи обратной связи системы. ула изобретения Форм Датчик угла наклона объекта, содержащий ампулу, заполненную электропровсаной жидкостью с пузьфьком газа, два электрода, расположенные в верхней части ампулы, и нижний общий электрод, отличающийся тем, что, с

целью получения нелинейной статической характеристики, электроды, расположенные в верхней части ампулы имеют форму треугольника с дугообразными стсронами, из которых две вогнуты внутрь, а третья - от центра электроаа, биссектриса угла, о азованного первыми двумя стс онами, совпадает с тфодольной осью симметрии 1К верхности ампулы, а вершина. треугольника (ашена к центру ампулы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

iV .

/

иг.2