Устройство для измерения угла и направления наклона объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измеряемых углов. На свободном конце стержневого упругого волоконно-оптического элемента (ВОЭ)2 укреплен радиально намагниченный постоянный кольцевой магнит 3, по периметру которого размещены четыре идентичные катушки электромагнита 6. При наклоне объекта ВОЭ 2 изгибается, и световое пятно на фотоприемнике 5 сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

25 А) (l9) (11) (51) 4 С о! С 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф » ГВ Г, г °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !ц, 1

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3987590/24-10 (22 ) 09.! 2. 85 (46 ) 15.04.87. Бюл. й- 14 (71 ) Московское научно-производственное объединение по строительному и дорожному машиностроению (72) А,С.Блайвас, Н,В.Кошелев, H.Â.ÔèëèïïDâà и A.Ï.Øòûêîâ (53 ) 528 ° 541 (088. 8 ) (56 ) Патент СССР - 6170253 кл. G 01 С 9/04, 1974.

Заявка Великобритании 1 2074315, кл. G 01 С 9/06, 1981. (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

И НАПРАВЛЕНИЯ HAKJIOHA ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измеряемых углов. На свободном конце стержневого упругого волоконно-оптического элемента (ВОЭ )2 укреплен радиально намагниченный постоянный кольцевой магнит 3, по периметру которого размещены четыре идентичные катушки электромагнита 6. При наклоне объекта ВОЭ 2 изгибается, и световое пятно на фотоприемнике 5

1303825 смещается относительно точки пересечения его координатных осей, Взаимодействие полей катушек электромагни-. та 6 и постоянного магнита 3 возвра-:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения углов наклона подвижных объектов, например строительных и дорожных машин, 5

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых углов.

На фиг,l изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг.2— взаимное расположение координатного фотоприемника, постоянного магнита и катушек электрогнита; на фиг.3— электрическая схема устройства.

Устройство содержит корпус 1, в котором консольно закреплен стержневой упругий волоконно-оптический элемент 2, выполненный, например, из оптически чистого плавленного кварца или пирексного стекла диаметром

0,1-0,2 мм, на свободном конце которого укреплен радиально намагниченный кольцевой постоянный магнит 3.

На торце закрепленного конца оптического волокна 2 размещен источник 4 света так, что его излучение направлено по оптическому элементу 2 на двухкоординатный фотоприемник 5, расположенный внутри корпуса 1 под свободным концом оптического элемента 2.

Двухкоординатный фотоприемник 5 установлен так, что при вертикальном положении стержневого упругого элемента 2, когда угол наклона равен нулю, центр светового пятна совпадает с точкой пересечения координатных осей фотоприемника 5. В корпусе по периметру магнита 3 установлены четыре идентичных катушки Ь -Ь электромагнита 6. Взаимное расположение

4Q постоянного магнита 3, фотоприемника

5 и катушек L,-L4 электромагнита б показано на фиг,2.

Двухкоординатный фотоприемник 5 своими выходами соединен с входами 45 блока 7 преобразования информации щает В03 2 к первоначальному положению, Выходные электрические си калы преобразователей, пропорциональны углу и направлению наклона. 3 ил. через усилители Ы-11 напряжения, нагрузкой которых являются катушки L — электромагнита 6 (фиг,2 ), Катушки

L -L4, в свою очередь, попарно подсоединены к входам разностных усилителей 12 и )3,, выходы которых подключены к двухкоординатному блоку 14 отображения информации, в качестве которого могут быть использованы про" мышленные светодиодные индикаторы уровня электрического сигнала. Одновременно выходы разностных усилителей 12 и 13 соединены с входами функциональных преобразователей 15 и 16, выходные электрические сигналы U и U которых пропорциональны углу наклона о6 и,направлению наклона p . Цифрами I-Б обозначены светочувствительные элементы координатного фотоприемника 5.

Корпус 1 выполнен из ферромагнетика для экранировки устройства от внешних электромагнитных полей.

Устройство работает следующим образом.

При наклоне объекта относительно гравитационной вертикали на угол М консольно закрепленный стержневой упругий элемент 2 под действием силы тяжести изгибается, и световое пятно на фотоприемнике 5 смещается относительно точки пересечения его координатных осей, При этом в зависимости от направления наклона появляется разбалансирующий сигнал на выходе соответствующих квадрантов

1-IV фотоприемника 5. Напряжение с фотоприемника 5 усиливается усилителями 8-11 (фиг.3 ) и подается на соответствующие катушки Ь<-L4 электромагнита 6, что создает взаимодействие их электромагнитных полей с полем постоянного магнита 3 и возвращает стержневой упругий элемент 2

l3()3825 практически к первоначальному положению. Одновременно с выходов усилителей 8-11 напряжение поступает на разностные усилители 12 и 13.

Координатный фотоприемник 5 выполнен в виде четырех светочувствительных элементов, и разности напряжений с диаметрально противоположных элементов, полученные на выходах усилителей 12 и 13, будут пропорцио- 0 нальны отклонению светового пятна относительно координатных осей фотоприемника 5. При этом напряжение U< пропорциональное углу наклона, и напряжение U пропорциональное направлению наклона, будут определяться выражениями:

Пэ

U = arctg - ——

— 114 где 019 U2 Ф Бз у U4 — выходные сигналы усилителей с соответствующих квадрантов фотоприемника 5.

В соответствии с приведенными формулами функциональные преобразователи 15 и 16 выполняют необходимые операции и их выходные напряжения пропорциональны углу наклона и направлению Р

Формула изобретения устройство для измерения угла и направления наклона объекта, содержащее стержневой упругий волоконнооптический элемент, один из концов которого консольно закреплен в корпу- се и оптически связан с источником света, а второй оптически связан с двухкоординатным фотоприемником, подключенным к последовательно расположенным блокам преобразования и отображения информации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено радиально намагниченным постоянным кольцевым магнитом, закрепленным на втором конце волоконнооптического элемента, и четырьмя катушками электромагнита, расположенными в плоскости постоянного магнита центрально симметрично относительно центра фотоприемника и подключенными к соответствующим входам блока преобразования информации.

1303825

Составитель В.Сараханов

Техред Н.Глущенко Корректор С.Шекмар

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 1295/39

Тираж б78 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие. г.ужгород, ул.Проектная,4