Способ измерения угла наклона объекта относительно горизонта и устройство для его осуществления

Авторы патента:

G01C9/24 - с закрытыми резервуарами, частично наполненными жидкостью (с воздушным пузырьком)

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности способа и осуществляющего его устройства для измерения угла наклона объекта относительно горизонта за счет исключения динамической погрешности измерения, связанной с использованием пузьфьковой ампулы. Связанную с контролируемым объектом пузьфьковую ампулу 1 помещают в переменное электрическое поле, благодаря чему обеспечивается преобразование угла наклона объекта в электрический сигнал. Возбуждая в ампуле 1 импульсы электромагнитного поля бегущей волны, измеряют отраженный сигнал, по величине и форме которого непосредственно определяют угол наклона. При этом величина и временные характеристики отраженного сигнала -зависят от углового положения ампулы относительно вектора силы тяжести. В устройстве, осуществляющем способ измерения угла наклона , пузырьковую ампулу 1 помещают между электродами 4, образующими вместе с ней линию с распреленными параметрами, к которой подключено согласованное нагрузочное сопротивление 8. Электроды 4 вьтолнены в виде двух проводников, а блок 5 питания и измерения вьтолнен в , виде импульсного СВЧ-рефлектометра. По изменению волнового сопротивлений линии передачи определяют угловое положение ампулы 1 относительно горизонтальной поверхности заключенной в ней жидкости 3. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. i (Л ю о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 (111 (11 4 G 01 С 9/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4165221/25-28 (22) 22.12.86 (46) 30.08.88, Бюл. У 32 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В. Минич и В.М. Меренков (53) 621.317.39:531.71(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 767507, кл. G О1 В 7/30, 1978. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА

ОБЪЕКТА ОТНОСИТЕЛЬНО ГОРИЗОНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повьппение точности способа и осуществляющего его устройства для измерения угла наклона объекта относительно горизонта за счет исключения динамической погрешности измерения, связанной с использованием пузырьковой ампулы, Связанную с контролируемым объектом пузырьковую ампулу помещают в переменное электрическое поле, благодаря чему обеспечивается преобразование, угла наклона объекта в электрический сигнал. Возбуждая в ампуле импульсы электромагнитного поля бегущей волны, измеряют отраженный сигнал, по величине и форме которого непосредственно определяют угол наклона. При этом величина и временные характеристики отраженного сигнала зависят от углового положения ампулы относительно вектора силы тяжести. В устройстве, осуществляющем способ измерения угла наклона, пузырьковую ампулу 1 помещают между электродами 4, образующими вместе с ней линию с распреленными параметрами, к которой подключено согласованное нагрузочное сопротивление 8. Электроды 4 выполнены в виде двух проводников, а блок

5 питания и измерения выполнен в, виде импульсного СВЧ-рефлектометра.

По изменению волнового сопротивлений линии передачи определяют угловое положение ампулы 1 относительно горизонтальной поверхности заключенной в ней жидкости 3. 2 с.п. ф-лы, 1420370

Способ измерения угла наклона объекта относительно горизонта с помощью предлагаемого устройства осущестзляют следующим образом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения углов наклона деталей и конструкций относительно горизонта.

11елью изобретения является повышение точности измерения угла наклона путем уменьшения динамической погрешности измерения. 10

На фиг. 1 схематично показано устройство для измерения угла наклона объекта относительно горизонта, с

)помощью которого осуществляют предлагаемый способ, на фиг. 2 вЂ” положе- 15

I ние линейной пузырьковой ампулы при измерении с ее помощью малых значений угла наклона объекта относительно горизонта; на фиг. 3 вЂ” положение дугообразной пузырьковой ампулы при измерении с ее помощью больших значений угла наклона относительно горизонта; на фиг. 4 и 5 вЂ” изображения измеренных сигналов, получаемых на экране стробоскопического осциллографа при использовании соответственно линейной и дугообразной пузырьковых ампул.

Устройство для измерения угла наклона объекта относительно горизонта содержит пузырьковую ампулу 1, предназначенную для установки на контролируемом объекте 2 в процессе измерения и выполненную из непроводящего материала. Ампула 1 частично заполнена жидкостью 3, электрические свойства которой отличаются от свойств воздуха. Ампула 1 может быть заполнена двумя несмешивающимися жидкостями с различными электриче- 40 скими свойствами. Вдоль противоположных поверхностей ампулы 1 размещены два электрода 4, выполненные в виде проводников, образующих вместе с ней линию передачи с распределенными па- 45 раметрами. К одной паре концов этих проводников подключен блок 5 питания и измерения, выполненный в виде

СВЧ-рефлектометра, содержащего генератор 6 импульсов напряжения и стро-50 боскопический осциллограф 7. К противоположной паре концов проводников подключено согласованное нагрузочное сопротивление 8.

w(o)

1 +F(o

1 -5(o) и

1 +6(1) ч(1) = ы вЂ” вЂ” -,-1.,-т- где w вЂ” известное волновое сопротивление выходного кабеля СВЧрефлектометра, равное величине нагрузочного сопротивления 8 и волновому сопротивлению линии передачи при горизонтальном положении ампулы 1.

Величина волнового сопротивления

w(x) однозначно связана с величиной зазора Ь(х). В случае использования в качестве жидкости 3 ртути и при прямоугольном поперечном сечении ампулы зависимость Ь(х) определяется выражением

Устанавливают пузырьковую ампулу

1 на объекте 2 контроля и возбуждают в ней с помощью СВЧ- рефлектометра импульсное электромагнитное поле бегущей волны. Благодаря зависящему от углао6 наклона распределению

b(x) воздушного зазора Ь на длине х пузырьковой ампулы, образующей вместе с электродами 4 линию передачи с распределенными параметрами, изменяется волновое сопротивление w(x) этой линии. 3а счет неоднородности волно" вого сопротивления w(x) происходит частичное отражение бегущей волны..

Величина 3 (1) и время Ь ь прихода отра" женной волны в виде зависимости коэффициента о (ь) отражения от времени поступает на аналоговый или цифровой выходы СВЧ-рефлектометра и ее можно одновременно наблюдать на экране стробоскопического осциллографа 7 (фиг, 4 и 5). Время ЬГ прихода от точки с координатой х связано соотношением = 2х/ч, где ч вЂ” скорость распространения бегущей волны по линии передачи. Таким образом, на выходе СВЧ-рефлектометра и на экране осциллографа 7 имеется отраженный сигнал от каждой точки х линии передачи, несущий информацию об w(x) и, следовательно, о величине угла о .

По величинам 3 (о) и Ь (1) вЂ” коэф фициентам отражения от начала и конца линии передачи вЂ” рассчитываются в этих же точках волновые сопротивления:

l420370

Ь(х) = à E, вЂ” ln(() 2Ът2)+

)20 2 и l 20 ч(х -,! ъ7 х

Ы = arctic где R

5 где а вЂ” ширина верхнего проводника коэффициент, учитывающий влияние матер*ала стенок ампулы.

По приведенным выражениям для w(o) 10 и w(1) могут быть рассчитаны b(o)

Ь(1) вЂ” величины воздушных зазоров в начале и конце линии передачи (фиг.2).

Иа практике величины Ь(о) и Ь(1) могут быть определены и непосред- 15 ственно через 8(о) и 3(1) по предварительно снятой калибровочной зависимости = 4(Ь) °

Через Ь(о) и b(1) рассчитывают угол наклона

Как видно, при большой длине ампулы 1 можно измерить достаточно малые 25 углы наклона.

При измерении больших углов наклона ампулу выполняют дугообразной и заполняют. диэлектрической жидкостью до получения локализованного пузырь- 30 ка воздуха (фиг. 3).

По времени ь прихода сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа и показанного на фиг. 5, измеряют расстояние от местоположения пузырька х, Угол наклона при этом равен: о 360 х 360 ь v

27! R радиус кривизны ампулы, скорость распространения импульсов напряжения.

Таким образом, возбужденное в ампуле импульсное электромагнитное поле бегущей волны преобразуется в 45 зависимости от угла наклона ампулы в импульсное электромагнитное поле отраженной бегущей волны. По величине и времени прихода отраженной волны от различных точек ампулы определяют угол наклона. При этом параметры отраженной волны можно определять известными средствами, в частности с помощью осциллографа.

Если в известном устройстве при использовании обычной пузырьковой ампулы непосредственно перед отсчетом угла М. наклона необходимо провести операцию ксмпенса ии смещения пузырькл с визуальны.. фи.,"сированием его нулевого уровня, что 1сключает воэможность автоматизации измерений, предлагаемые способ и устройство позволяют измерять углы наклона относительно горизонта в динамике, причем динамическая погрешность измерения, присущая известному способу и устройству, сведена к минимуму.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

l. Способ измерения угла наклона объекта относительно горизонта, заключающийся в том, что устанавливают нл объекте пузырьковую ампулу, помещлют ее в электрическое поле и по изменению параметра этого поля определяют угол наклони, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения динамической погрешности измерения, B ампуле возбуждают импульсное электромагнитное поле бегущей волны, измеряют отраженный сп-.нлл, л определение угла наклона осуществляют Tin ве-личине или времени пр .ходл отраженного сигнлла .

2. Устройство для измерения угла наклона объекта относительно горизонта, содержащее пузырьковую ампулу, устанавливаемую на объекте в процессе измерения, размещенные на ее поверхности два электрода и подуключенный к ним блок питания и измерения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды выполнены в виде проводников, расположенных вдоль поверхности пузырьковой ампулы и образующих с. нею линию передачи с распределечными параметрами, а блок питания и измерения выполнен в виде импульсного СВЧ-рефлектометра, подключенного к одной паре концов обоих проводников, и согласованного нагрузочного сопротивления, подключенного к другой паре концов этих проводников.

d(c)

X- Xn

X=0

1420370

Тирам 680

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Иосква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4. Редактор А. Ледника

Заказ 4316/42

Составитель С. Скрыпник !

" Техред Л.Олийнык Корректор И. Муска

Способ измерения угла наклона объекта относительно горизонта и устройство для его осуществления

Похожие патенты:

Датчик горизонта // 1171662

Способ измерения уклонов // 1138648

Устройство для измерения углов наклона // 1112229

Устройство для определения угла наклона объекта // 970107

Жидкость-наполнитель ампулы пузырькового электронного уровня // 706699

Способ наполнения ампул уровней // 445829

Устройство для определения углов наклона объектов // 438870

'устгойство для определешш угловфондвшерт^^^поворота объжтов // 433338

Способ поверки уровней угломерных инструментов // 345357

Патент 319843 // 319843

Инклинометр (варианты) // 2100778

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для точного определения положения объектов в пространстве

Аудиоэлектронный уровень // 2082092

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в строительстве, плотницком деле и в быту, например, для определения горизонтальности полки или вертикальности высверливаемого отверстия

Устройство для измерения угла наклона // 1448203

Устройство для определения угла наклона объекта // 1515043

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения угла наклона объектов при больших колебаниях температуры окружающей среды и в условиях недостаточной освещенности

Устройство и способ диагностики сколиотических деформаций позвоночника у детей и подростков // 2483669

Изобретение относится к медицине, конкретно к устройствам для диагностики сколиотической деформации позвоночника, и может быть использовано при профилактических осмотрах детей и подростков

Уровень и ампула с пузырьком // 2507481

Описан спиртовой уровень с горизонтальной ампулой с пузырьком, обеспечивающей повышенную различимость пузырька, что улучшает возможности считывания его положения пользователем для целей выравнивания. Повышение различимости пузырька достигается за счет окрашивания самой верхней поверхности пузырька, которая видна пользователю. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 38 ил., 1 табл.

Способ для оценки горизонтальности плоских и цилиндрических поверхностей // 2538480

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано для оценки параллельности горизонтально расположенных плоских и цилиндрических поверхностей деревообрабатывающих станков. Для оценки отклонений от горизонтальности плоских и цилиндрических поверхностей используют уклономерное устройство в виде двух плоскопараллельных брусков. Бруски шарнирно соединены между собой на одном конце и оснащены индикатором и регулировочным винтом на другом. Отклонение проверяемых поверхностей от горизонтальности определяют в виде полуразности отсчетов уклона в двух контрольных положениях с разворотом уклономерного устройства на 180°. Идентификацию контрольных положений устройства по уровню выполняют путем установки воздушного пузырька уровня по касательной к одному и тому же штриху на ампуле. Снижается трудоемкость и повышается точность измерений. 2 ил.

Способ дистанционного измерения угла отклонения объекта от горизонтального положения и устройство для его осуществления // 2599599

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угла наклона объектов относительно горизонтальной плоскости. Для измерения угла отклонения объекта от горизонтального положения устанавливают на него уровень и заводят поток излучения от излучателя в световоды. Поскольку со световодов удалена оболочка, то происходит контакт поверхности сердцевины с окружающей ее в ампуле средой. Это приводит к рассеянию идущего по световодам потока излучения, причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины и окружающей среды. Изменение расстояния Н от положения воздушного пузырька вызывает соответствующее изменение потока, которое преобразуется фотоприемником в электрический сигнал, пропорциональный Н. Полученный сигнал усиливают усилителем и подают на преобразователь напряжение-код. С помощью дешифратора декодируют полученную информацию и выдают ее в удобной форме индикатором. При этом перемещение воздушного пузырька в какую-либо сторону от оси симметрии уровня (при его наклоне) будет вызывать уменьшение рассеяния потока излучения одного световода и увеличение - в другом. Технический результат - упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ измерения и уровень для измерения отклонения двух и более точек поверхности от горизонтали, вертикали или заданного угла наклона // 2606930

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться в строительстве, плотницком, столярном деле. Предлагается способ определения отклонения точек поверхности от горизонтали, вертикали или заданного угла наклона, заключающийся в установке жёсткой балки горизонтально, вертикально или с заданным углом наклона, что контролируется с помощью специальных устройств, закреплённых на балке. На балке закреплены направляющие, вдоль которых перемещаются стойки в направлении, перпендикулярном оси балки. Поперечное положение стоек относительно балки отмечается по соответствующим шкалам. Подошвы стоек прикладывают к исследуемой поверхности и выставляют балку горизонтально, вертикально или с заданным углом наклона, контролируя её положение с помощью соответствующего устройства. Одинаковые отметки положения стоек на соответствующих шкалах свидетельствуют о горизонтальности, вертикальности или положении исследуемых точек под заданным углом наклона. Разница отметок положения стоек характеризует величину отклонения точек поверхности от заданного положения. Уровень состоит из жёсткой балки 1 с закреплёнными на ней ампулами 2, 3 и 4, заполненными жидкостью и пузырьком газа, предназначенными для указания горизонтального, вертикального положения балки или положения с заданным углом наклона соответственно. На балке закреплены направляющие 14, вдоль которых перемещаются стойки 7 в направлении, перпендикулярном оси балки. Поперечное положение стоек относительно балки отмечается по соответствующим шкалам 8. Прикладывая подошвы 11 стоек к поверхности 12 и перемещая стойки вдоль направляющих, добиваются горизонтального, вертикального положения балки или положения с заданным углом наклона, которое характеризуется расположением пузырька между рисками, нанесёнными на стенках соответствующей ампулы. Разница отметок положения стоек указывает величину отклонения точек приложения стоек к поверхности от заданного положения. Техническим результатом является повышение точности определения отклонения точек поверхности от горизонтали, вертикали или заданного угла наклона. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ спасения самолета при аварии, устройство для его осуществления и датчик крена // 2646030

Группа изобретений относится к области авиации. Способ характеризуется тем, что перед взлетом самолета в отсек, размещенный под передней частью фюзеляжа самолета, с задней поперечно расположенной щелью, укладывают сложенную с наклоненными вперед секциями кевларовую амортизационную платформу. При аварийном крене самолета на угол, превышающий заданное значение, включают наддув амортизационной платформы сжатым воздухом от компрессоров самолета и/или от магистралей сжатого воздуха и выпускают ее из отсека через поперечную щель передней части фюзеляжа самолета. Устройство содержит компрессоры, магистрали подачи сжатого воздуха и датчик крена. Оно дополнительно содержит расположенный передней частью фюзеляжа закрываемый отсек с задней щелью, в котором уложена сложенная с наклоненными вперед складками кевларовая амортизационная платформа, прикрепленная к корпусу самолета и соединенная через датчик крена и выключатель в кабине пилота с компрессорами самолета и/или магистралями сжатого воздуха. В передней части кевларовой амортизационной платформы выполнено утолщение, а в ее задней части - центровой вырез. Датчик крена выполнен в виде горизонтального герметичного короба с двумя разделенными барьером секциями, каждая из которых заполнена электропроводной незамерзающей жидкостью. На передней вертикальной стенке короба расположены друг над другом нижний и верхний контакты, которые через переключатель соединены с компрессорами и/или магистралями сжатого воздуха. Группа изобретений направлена на повышение эффективности спасения экипажа и пассажиров самолета. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.