Устройство для измерения углов наклона

 

Изобретение oт cJcитcя к области измерительной техники и может использоваться при производстве астрономических измерений. Цель изобрете-« кия - повышение точности измерения углов наклона. В корпусе 1 на маятниковом подвесе 2 укре11лень| обкладка

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСП БЛИН

1210057 (51) 4 G 01 С 9/06

ГосудАРстБенный нОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / .

Ф (21) 3777778/24-10 (22) 26.07.84 (46) 07.02.86. Бюл. Р 5 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) Г.О.Балабанян,Н.И.Даников,Т.С.

Даникова,В.Е.Луценко иА.С.Шмачилин (53) 528.546(088.8) (56) Бухгальц В.П, и др. Емкостные преобразователи в системах автоматического контроля и управления.

М.: Энергия, 1972, с ° 56, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

HAKJI0HA (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может использоваться при производстве астрономических измерений. Цель изобрете-, ния — повышение точности измерения углов наклона. В корпусе 1 на маятниковом подвесе 2 укреплены обкладка (О) 3, неподвижные О 4, 5 с переменным вцоль их центральных осей диаметром. О 3, 4, 5 включены в колебательный контур 6, 7 измерительных

LC — автогенераторов (LG-АГ) 8, 9, выходы которых подключены к смесителю 10 фильтру 11 нижних частот, усилителю-формирователю 12 и частотомеру 13. При наклоне объекта в направлении, совпадающем с направлением осевой линии О 3, 4, 5, происходит изменение положения внутренней О 3 по отношению к 0 4, 5.

Например, если величина емкости О 3, 5 минимальна, то частота LC-AI 9, в колебательный контур которого вклю.чены О 3, 5 минимальна. На индикато- Я ь ре частотомера 13 индицируется максимальное значение разностной величины %Ф) входных частот LC — АГ 8 и 9, соответст- ( вующее максимальному отклонению исследуемого объекта от исходного (горизонтального) положения. 1 ил.

1210057

Изобретение относится к измериг

Целью изобретения является повышение точности измерения углов наклона.

k3a чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид,.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого на маятниковом подвесе 2 укреплена цилиндрическая подвижная внутренняя обкладка 3. Обкладка 3 расположена на маятниковом подвесе 2 симметрично по отношению к своей длине Р. В корпусе 1 преобразователя размещены две неподвижные внешние обкладки 4 и 5 с переменным вдоль их центральных осей диаметром. Длина каждой из обкладок

4 и 5 равна половике длины подвижной обкладки 3. Обкладки 3 — 5 изогнуты по дуге, радиус которой Ранен длине маятникового подвеса 2. Центральная ось подвижной обкладки 3 совпадает с центральными осями неподвижных обкладок 4 и 5. Обкладки 3-5 включены в колебательные контуры б и 7 измерительных L(. -автогенераторов 8 и 9, выходы которых подключены к смесителю 10,, фильтру 11 нижних частот, у<илителю-формирователю 12 и частотоме.— ру 13.

Устройство для измерения углов наклона работает следующим образом.

В исходном положении (угол вако лона <3>= 0 ) торцевые стороны подвижной внутренней обкладки 3 совпадают по длине с серединами неподвижных обкладок 4 и 5. При этом емкости, образуемые обкладками 3, 4 и 3, 5 равны и имеют среднее по величине значение, т. е. С f(g о3

С 2 (o 3 = Сср . 3астоты изм< Ри тельных I,C-автогенераторов 8 и 9, в колебательные контуры 6 и 7 которых включены обкладки 3 4 и . 3, 5, равны по величине, (8 = Г да индикаторе частотомера 13 индуцируется нулевое значение разностной величины выходных частот измерительных 3,(;-автогенераторов 8 и 9, < оотп< т< твук>щее и< ходному (г оризон5

50 тальному) положению исследуемого объекта. При наклоне исследуемого объекта в правую или левую сторону

>з направлении, совпадающем с направлением осевой линии обкладок

3-5, гроходит соответствующее изменение положения внутренней обкладки 3 по отношению к обкладкам 4

5, т. е. изменяется длина взаимодействия обкладок 3, 4 и 3, 5.

33апример, при максимальном наклоне исследуемого объекта в правую сторону длина взаимодействия обкладок 3 и 4 становится минимальной.

Величина емкости обкладок 3 и 4 также сòàíîâèòñÿ минимальной, С,f

С,„„„, Частота измерительного 1,С-автогенератора 8, в колебательный контур которого включены обкладки 3 и 4 максимальна, f> — Й,„, При этом длина взаимодействия обкладок 3 и 5 становится максимальной. Величина емкости обкладок 3 и 5 также становится максимальной, C

Изменение выходной частоты измерительного ВС-автогенератора в зависимости от изменения емкости преобразователя углов наклона подтверждена теоретическим расчетом.

Действительно, если k> — диаметр неподвижных обкладок преобразователя есть функция измеряемого угла накло1?1005-;

15

20 д,. 1=А акр (2(р Е )(О/А) ((-.(Г),:-1) ° (<- (ррu,,)1) ((р, i- Я.

30 измеряемый угол наклона; угол перекрытия подвижной обкладки с неподвижной," диаметр неподвижных обклагде (y

1о

35 док; — диаметр подвижной обкладки, k =C.

Е макс мнн

40 коэффициент перекрытия емкостей преобразователя,"

С ма(кс

HCð„„ максимальная и минимальная соответственно емкости преобразователя при максималь45 ном угле наклона, Составитель В.Лыков

Редактор О.Юрковецкая Техред А.Бабинец Корректор А.Обручар

Заказ 509/51

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССС1 по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгор)д, ул. Проектная, 4 на <, т.е. D = D, (е1)), и имеем угол перекрытия обкладок q), то емкость преобразователя определяется следующим образом:

Ч с() =с - "— — —.,()

Ч =.,., (,,„ 1 о где С„ — начальная (минимальная емкость при минимальной площади взаимодействия подвижной и неподвижной обкладок.

При этом выходная частота измерительного LC-автогенератора, в колебательный контур которого включены данные обкладки, максимальна, f

1, L(, а другого р мин

LC-автогенератора — минимальна, так как площадь взаимодействия другой неподвижной обкладки с подвижной обкладкой максимальна, т. е. f. мин I . Коэффициент перекрытия

2(р/

2 макс по частоте измерительного 1.С-автогенератора определяется выражением

К =К,=С, /С, Тогда изменение емкости устройства от изменения угла наклона объекта определяется следующим соотношением:

КсСr мин (+ (г, — 1) f(t)j (2) где К((у) = 1 — 1/2(V/(р,) .

Подставляя выражение (2) в (1) и дифференцируя правую левую части

11) находим закон измерения К(), позволяющий получить линейную зависимость изменения частоты измерительного LC-автогенератора

СР () К сС(мин (Б:, — 1) 12 (()

Ч 1 + Р 1) (Д з

К,С,„„„(4К, — 1) 4 (1

D((j) = d,,,) { 27iEF. R/C (,(Р) Р)

1, 21. 1 11(D/,3) (1 +(а.-, — 1) () — -(q(q,)) (к„),рк, — р))).

Фор мул аизобретени я

Устройство для измерения углов наклона, содержащее корпус, в которорм закреплены две неподвижные полые цилиндрические обкладки, внутри которых на маятниковом подвесе закреплена подвижная цилиндрическая обкладка, длина каждой из неподвия(ных обкладок равна половине длины подвижной обкладки, центральная ось которой совпадает с центральными осями неподвижных обкладок, обкладки изогнуты по дуге, радиус которой равен длине маятникового подвеса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения углов наклона, неподвижные обкладки выполнены в виде поверхностей вращения с образующей, диаметр которой определяется из выражения