Способ определения вертикали Советский патент 1982 года по МПК G01C15/14 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение ОТНОСИТСЯ к приборостроению, а именно к способам . определения направления вертикали.

Известен способ определения вертикали путём нагревания током тела и регистрации Сигнала, связанного с изменением элэк рического сопротивления тела 1} .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения вертикали путем нагревания током удлиненного тела и регистрации сигнала, связанного с изменением электрического сопротивления тела 2j.

Недостатками известных способов являются низкая точность измерений и невозможность определения направления отклонения от вертикали.

Цель изобретения - повышение точности измерения и обеспечение возможности определения направления отклонения от вертикали.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения вертикали путем нагревания током удлиненного тела и регистрации сигнала, связанного с изменением электрического сопротивления тела, последнее приводят в колебательное движение пат

раллельно самому себе, регистрируют амплитуды и фазы первой и второй гармоник полученного сигнала, по соотношению амплитуды и фазы .первой гармоники определяют факт и направление отклонения от вертикали, затем / Поворачивают ось колеблющегося тела в плоскости колебаний до получения нулевого значения сигнала, при этом

10 ось тела совпадает с проекцией гравитационной вертикали на плоскость колебаний.

Кроме того, по соотношению амплитуд и фаз первой и второй гармоник

15 определяют факт и направление отклонения оси тела от вертикали в плоскости колебаний.

При этом регистрируют пиковые значения амплитуды второй гармоники

20 за каждый период и фазы и по неравенству амплитуд определяют факт отклонения от вертикали, а по фазе периода с большей амплитудой - направление.

25

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит нагретое током удлиненное тело 1, вибратор 2

30 для колебания тела относительно параллельной ему оси, гонпратор 3 опо ного сигнала и блок 4 измерения амплитуды и фазы первой гармоники или при наложении ее на вторую гармонику. Для умерпяисиия топлоинерцио ности и повьписнмяг уровня сигнала удлиненное тело может еЗыть выполнен в виде полупроводниковой, например, германиевой нити. Опорный генератор 3 синхронизирован с колебаниями виб ратора 2, При колебании тела 1, нагретого током, относительно горизонтальной оси происходит периодическое изменение условий конвек1шй- Если скорость движения тела меньше средней скорости конвекционного потока, то при движении тела вверх (по направлению конвекции) коэффициент теплоотдачи уменьшается, а при движении тела вниз (против направления конве ции) - увеличивается. Если теплоине ционность тела достаточно мала, то это вызывает заметное периодическое изменение средней температуры тела и, соответственно, его электрическо сопротивления. При этом период изме ния равен периоду колебаний (первая гармоника частоты колебаний). При колебании нагретого тела отно сительно оси, совпадающей с направлением гравитационной вертикали, так же происходит периодическое изменение коэффициента теплоотдачи. Это из менение симметрично относительно оси колебаний, так как она совпадает с направлением конвекционного потока. При этом период изменения коэффициен та теплоотдачи и, соответственно, средней температуры и электрического сопротивления тела равен половине периода колебаний (вторая гармоника частоты колебаний). При любом отклонении оси тела (и оси колебаний) от вертикали (в плоскости колебаний) появляется составляющая движения от вертикали, что приводит к появлению электрического сигнала первой гармоники, причем в зависимости от стороны отклонения фаза сигнала отличается на Затем блоком 4, измерения регистрируют амплитуды и фазы первой гармоники полученного сигнала и по соот ношению амплитуды и фазы определяют факт и направление отклонения от вертикали. После этого поворачивают ось колеблющегося тела 1 в плоскости колебаний до получения, нулевого значения амплитуды первой гармоники, при этом ось тела совпадает с проекцией гравитационной вертикали на плоскость колебаний. Появление электрического сигнала первой гармоники может быть зафиксировано Та,- по соотношению амплитуд второй гармоники за кажлцй период. В этом случае регистрируют пиковые значения амплитуды второй гармоники за каждый период и фазы и по неравенству . амплитуд определяют факт отклонения от вертикали, а по фазе периода с большей амплитудой направление. Затем поворачивают ось тела в плоскости колебаний до получения равных значений амплитуды, при этом ось тела совпадает с проекцией гравитационной вертикали на плоскость колебаний. Таким образом определяют отклонение оси тела от вертикали в одной плоскости. При необходимости точной наводки на вертикаль в двух перпендикулярных плоскостях используют два тела с перпендикулярными плоскостями колебаний. Изобретение позволяет производить измерения с высокой точностью и определять направление отклонения объекта от вертикали. Формула изобретения 1. Способ определения вертикали путем нагревания током удлиненного тела и регистрации сигнала, связанного с изменением электрического сопротивления тела, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечени,я возможности определения направления отклонения от вертикали, телоприводят в колебательное движение паргшлельно самому себе, регистрируют амплитуды и фазы первой и второй гармоник полученного сигнала, по соотношению амплитуды и фазы первой гармоники определяют факт и направление отклонения от вертикали, затем поворачивают ось колеблющегося тела в плоскости колебаний до получения нулевого значения сигнала, при этом ось тела совпадает с проекцией гравитационной вертикали на плоскость колебаний. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что по соотношению амплитуд и фаз первой и второй гармоник определяют факт и направление отклонения оси тела от вертикали в плоскости колебаний. 3.Способ ПОП.2, отличающ и и с я тем, что. регистрируют пиковые значения амплитуды второй гармоники за каждый период и фазы и по неравенству амплитуд определяют факт отклонения от вертикали, а по фазе периода с большей амлпитудой направление. Источники ии.форматдии, принятые во внимание при экспертизе 1. Козырев Б.П. и Зай1гев В.А, Расчеты и конструкции термодеилинаторных моделей для высокочувствител ной регистрации уг ловых отклонений -т вертикали. Л., иэд-вО ЛЭТИ, 1970, 94, с. 34. 2. Босворт Р.Ч.Л. Процессы теплового переноса. М., Гос. изд-во, технико-теоритическоЯ литературы. 1957, с. 128-129 (прототип).