Устройство для измерения угла наклона

Авторы патента:

G01C9/36 - сферического типа, например для индикации уровня во всех направлениях

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА, содержащее полый шар, частично заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый электрод снабжен сегментным вьфезом, вьтолненным в центральной части электрода, причем площадь вы- ,реза равна суммарной площади остав;шейся части электрода. Veatvt (jf Фи1 i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

09) (11) А

4(51) G 01 С 9/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ \

° ° фиР !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3632848/24-10 (22) 06.05.83

: (46) 30.01.85. Бюл. ¹ 4. (72) Г.А.Дейнега, В.Г.Никонов и А.Н.Никитин (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструк торского и технологического института источников тока в г.Севастополе (53) 528.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 558152, кл. G 01 С 9/36,,04.06.75.

2. Авторское свидетельство СССР № 452749, кл. G 01 С 9/36, 21.08.72 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГ.

ЛА НАКЛОНА, содержащее полый шар, частично заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, каждый электрод снабжен сегментным вырезом, выполненным в центральной части электрода, причем площадь выреза равна суммарной площади оставшейся части электрода.

1137 (2) (6) (7«

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения величины и направления углов наклона объектов.

Известно устройство для измерения углов наклона, содержащее два симметричных датчика сферического вида с парами. электродов в каждом, смачиваемых электропроводной жидкостью (1) .

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измеряемых углов, а также, большая погрешность измерения при больших углах наклона. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения углов наклона объектов, содержащее полый шар, до поло" 20 вины заполненный электропроводной жидкостью, четыре сегментных шаро- . вых электрода, погруженных до полови" ны в жицкость и включенных в электрическую цепь измерительной системы/2) . 25

Недостатком данного устройства яв1 ляется большая погрешность измере ния при углах наклона 30-60

Цель изобретения - повышение точ нОсти измерения угла наклона ь я()

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения угла наклона, содержащем полый шар,частич но заполненный электропроводной жидкостью, четыре электрода, выполненных в виде шаровых сегментов, наполовину погруженных в жидкость, каждый электрод снабжен сегментным вырезом, выполненным в центральной части электрода, причем площадь выреза равна суммар40 ной площади оставшейся части электрода.

На фиг. 1 приведена схема устрой-{ ства, вид сверху на фиг. 2 вЂ” вид датчика, на фиг. 3 -.принцип работы датчика.

Устройство содержит попый шар 1 с электродами 2-5, имеющими сегментные вырезы 6-9. Шар 1 заполнен час- тично электропроводной жидкостью

10. Электроды 2-5 включены в электры: ческую цепь измерительного блока, включающего регистрирующее устройство 11 и генератор опорных синуса" 55 идальных сигналов 12 ° Электроды 2-5 выполнены s виде шаровых сегментов и имеют сегментный вырез 6-9, пло298 2 щадь которого равна площади электрода, составленной из двух сегментных полос

Устройство работает следующим образом.

При горизонтальном положении устройства площади сегментов, смачиваемые электролитом, раьяы между собой, поэтому сигнал, снимаемый с выхода регистрирующего устройства 11, равен нулю. При изменении угла поворота на ф и угла наклона íà gC происходит изменение смачиваемой электролитом площади сегмента (фиг. 3) . Для упрощения изложения отсчет углов приI нят от оси А А, образуемой точками пересечения кривой АВ В, являющейся линией уровня жидкос ги при горизонтальном положении датчика, и кривой

АВ В, являющейся границей жидкости после наклона на (и о6 ., Из прямоугольных сферических тре(I 1 угольников АВВ и АЗ В изменение площади 45 равно

4 5 = BABB вЂ” 5 АВ „В о

Здесь В В1 = 90 и А 4

94881 R (А+В+В -«) А8,8 " (A+B«+В

1 где Й. вЂ” радиус сферы.

Подставив (2) в (1), получаем

i6 -R2 (в -в,), (3)

В и В находим из решения сфери-!

ыеских прямоугольных треугольников.. со В оозЪ sin A . co% 8, ° сов Ь gin A " (4)

« ° У где 1| иЪ, - катеты, лежащие против углов В и В«соответственно

Ъ =p +

« ((5)

Ъ *Ч- вЂ”

« 2

rye p - Угол Раскрыва части сегмента.

Принимая во внимание (5) и (4), находим

I .1 .

5 a«c cow cos(q + ф «

1 ((Ь

Q anc cos )cos P,-- ) 5м сС

a5 R р ссое со р,+ }+na р

-areeostcos(q,- ъл«)) 1137

Изменение площади Ьбэ сегмента, состоящего из двух частей, равно сумме приращений площадей каждой части и *Й (arccoe(coe(P < 51дК ->rcco> с05 р

0rcto9 CO+PZ вЂ” 5 Pg

Г ( (8)

В выражении (8) са, (, и Я вЂ” теку-, 10 щие переменные, а величины и (ф + (pEf ) вЂ” постоянные °

Оптимальный угол раскрыва 5 сег-! мента и величина сегментного выреза с z

=Ц + g вЂ” P выбираются методом .

298 4 итераций из условия минимальной погрешности измерений величины и направления углов наклона.

При изменении углов поворота до

50 и диапазоне углов наклона до 60 о методом итераций установлены следующие параметры сегментов: угол раскрыо ва P = 80, угол сегментного выреза

Ц = 40, при этом площадь электроо да равна площади сегментного выреза.

Абсолютная погрешность устройства в указанных пределах изменения углов наклона и поворота 1, 1, для о базового объекта (прототипа) она составляет 12,6 о

1137298

Составитель С.Чекалин

Редактор К.Волощук Техред, А.Ач Корректор Г.Решетник

Заказ 10509/28 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,: Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для определения угла наклона объекта // 1030649

Электронный уровень // 805065

Устройство для определения угла наклона объекта // 705254

Устройство для определения пространственного угла наклона объекта // 678288

Индукционный датчик угла наклона // 655898

Устройство для определения угла наклона // 618628

Датчик угла наклона // 605084

Датчик углов наклона // 583664

Устройство для определения пространственного положения объекта // 558152

Устройство для определения углов наклона объекта // 2234058

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения углов наклона строительных механизмов и машин, а также при эксплуатации различных промышленных зданий и сооружений

Измеритель угловых отклонений объектов // 1428918

Изобретение относится к измерителям углов наклона объектов и позволяет повысить точность измерения

Уровень // 1686306

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано при определении величины и направления наклона различных элементов конструкций

Датчик угла наклона // 2506540

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано, например, при горизонтально-наклонном бурении скважин. Сущность изобретения: датчик угла наклона объектов содержит корпус из двух полусфер (1, 2), каждая из которых включает по немагнитному электропроводному изолированному друг от друга сектору (3). Внутри секторов (3) размещен шар (4) со смещенным центром масс и нулевой плавучестью. Одна полусфера шара (4) выполнена из электропроводящего немагнитного материала (5), а другая полусфера - из диэлектрика (6) и имеет постоянный магнит (7). Шар (4) удерживается концентрично полусферам (1, 2) гидростатическим подвесом за счет сил поверхностного натяжения жидкости (8), заполняющей эквидистантный зазор («А») по сферической поверхности. Технический результат: упрощение и уменьшение габаритов устройства, повышение его чувствительности и надежности, расширение шкалы измерений. 2 ил.

Датчик углового положения // 2596034

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля и управления подвижными объектами, а также в приборах охранной сигнализации. Датчик углового положения содержит полый сферический корпус, частично заполненный жидкостью, внутри которого установлены электроды, электрически соединенные с закрепленными в корпусе токовыводами, при этом в корпусе, выполненном с электропроводящей внутренней сферической поверхностью, установлено закрепленное на токовыводах концентрично внутренней поверхности корпуса сферическое тело из диэлектрического материала, электроды выполнены в виде равномерно размещенных на внешней поверхности сферического тела шести одинаковых по форме и площади электропроводящих площадок, каждая из которых электрически соединена с соответствующим ей токовыводом, при этом между электропроводящими площадками на сферическом теле выполнены несоединенные между собой выступы, разделяющие внутреннюю полость датчика до внутренней поверхности корпуса с образованием зазоров, обеспечивающих перетекание жидкости при изменении углового положения датчика, причем жидкость имеет высокую диэлектрическую проницаемость. Технический результат - повышение чувствительности, упрощение эксплуатации и расширение области применения датчика углового положения. 2 ил.

Датчик угла наклона объекта // 2627991

Изобретение относится к устройствам для измерения углов наклона объекта в трехмерной системе координат относительно гравитационного и магнитного полей Земли и может быть использовано при горизонтально-наклонном бурении скважин. Датчик угла наклона объекта, чувствительный элемент которого выполнен в виде шара со смещенным центром масс, снабженным постоянным магнитом, размещенным в корпусе из полусфер, состоящих из немагнитных электропроводных изолированных друг от друга секторов, и удерживающегося концентрично сфере гидростатическим подвесом за счет сил поверхностного натяжения жидкости, заполняющей сферический зазор, и нулевой плавучести, обеспечивающего измерение углов наклона объекта по трем осям одновременно за счет рассогласования сигналов емкостного сопротивления и частоты между секторами полусфер корпуса, при этом полусферы шара выполнены из диэлектрика и снабжены оппозитно расположенными электропроводящими немагнитными гальванически соединенными или разъединенными между собой экранами размером до 1/4 сферы. Технический результат – повышение стабильности и точности измерений углов наклона объекта. 4 ил.