Датчик углов наклона сооружений

 

Изобретение относится к измерительной технике. Датчик содержит упругие элементы с тензорезисторами, выполненные в виде дугообразных плоских пружин. Пружины закреплены одним концом на корпусе, а другим - на длинных плечах соответствующих коромысел. Плечи коромысел соединены с плечами соответствующих маятников тягами. Маятники установлены с противоположными углами наклона относительно вертикали. При изменении наклона сооружения изменяются углы наклона маятников, что вызывает изменение силы сжатия или растяжения тензорезисторов. При этом повышается чувствительность датчика и точность измерения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для долговременных измерений углов наклона подводных и надводных частей конструкций гидротехнических сооружений.

Известные приборы для измерения наклонов наземных и надводных сооружений не приспособлены для работы под водой (авт. св. СССР N 127821, кл. G 01 C 9/08, 1959).

Приборы, разработанные специально для исследования наклона объектов под водой, не обеспечивают необходимой точности измерений (авт. св. СССР N 295975, кл. G 01 C 9/02, 1969).

Известен наклономер, предназначенный для измерения наклонов подводных частей сооружений, содержащий цилиндрический корпус, маятник, упругий измерительный элемент в виде пары гетинаксовых пластин, размещенных симметрично относительно маятника. Верхние концы пластин жестко соединены с корпусом, нижние - с маятником. На корпусе прибора имеются магнитные присоски и ножки с роликами для прокатывания прибора вдоль металлического шпунта (ЦНИИМФ, труды. Гидротехнические сооружения и морские пути. Л.: Морской транспорт, выпуск 32, 1961, с. 41 - 47).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик углов наклона сооружений, содержащий маятник, упругий элемент с тензорезисторами и герметичный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью, упругий элемент выполнен в виде дугообразной плоской пружины, одним концом закрепленной на корпусе, а другим - на длинном плече коромысла, короткое плечо которого посредством серьги шарнирно соединено с плечом маятника, при этом ось коромысла, установленная в подшипниках на корпусе, параллельна оси маятника (авт. св. СССР N 536392, кл. G 01 C 9/12, 1976).

Однако данный датчик имеет недостаточные чувствительность и точность измерения.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что датчик углов наклона сооружений, содержащий маятник, упругий элемент с тензорезисторами, выполненный в виде дугообразной плоской пружины, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - на длинном плече коромысла, короткое плечо которого посредством тяги шарнирно соединено с плечом маятника, при этом ось коромысла, установленная в подшипниках на корпусе, параллельна оси маятника, снабжен первой дополнительной тягой, шарнирно соединяющей длинное плечо коромысла с плечом маятника, дополнительными маятником, коромыслом и упругим элементом с тензорезисторами, выполненным в виде дугообразной плоской пружины, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - на длинном плече дополнительного коромысла, второй и третьей дополнительными тягами, шарнирно соединяющими плечо дополнительного маятника с коротким плечом основного коромысла и длинным плечом дополнительного коромысла соответственно, при этом основной и дополнительный упругие элементы установлены так, что векторы деформации их направлены встречно один другому, а основной и дополнительный маятники установлены с противоположными углами наклона относительно вертикали.

Такое выполнение датчика позволяет повысить чувствительность и точность измерения.

На чертеже схематично изображен предложенный датчик углов наклона сооружений, общий вид.

Датчик углов наклона сооружений содержит упругий элемент 1, выполненный в виде дугообразной плоской пружины, один конец которой закреплен на корпусе 2 прибора, а другой - на длинном плече коромысла 3, тягу 4, маятник 5, ось 6 подвеса которого лежит в подшипниках стойки 7, закрепленной на корпусе 2. На внешней и внутренней поверхностях упругого элемента 1 наклеены низкоомные тензорезисторы 8 по схеме полного моста, все плечи которого являются рабочими. Датчик снабжен первой дополнительной тягой 9, шарнирно соединяющей длинное плечо коромысла 3 с плечом 10 маятника 5, дополнительными маятником 11, коромыслом 12, упругим элементом 13 с тензорезисторами 14, выполненными в виде дугообразной плоской пружины, закрепленной одним концом на корпусе 2, а другим - на длинном плече дополнительного коромысла 12, второй и третьей дополнительными тягами 15 и 16, шарнирно соединенными с плечом 17 дополнительного маятника 11, коротким плечом основного коромысла 3 и длинным плечом дополнительного коромысла 12 соответственно.

Основной 1 и дополнительный 13 упругие элементы установлены так, что векторы деформации их направлены встречно один другому, основной 5 и дополнительный 11 маятники установлены с противоположно направленными углами наклона. Корпус 1 прибора выполнен герметичным и заполнен трансформаторным маслом.

Длины плеч коромысел 3 и 12 и плеч 10 и 17 маятников 5 и 11 выбирают исходя из заданных пределов измерений угла наклона и точности измерений. Корпус 2 прибора снабжен сальником 18 для вывода кабеля с герметичным разъемом. Петли 19 служат для закрепления прибора на сооружении. Общая ось 20 коромысел 3 и 12 установлена в подшипниках на корпусе 2 и параллельна осям маятников 5 и 11.

Датчик работает следующим образом.

Приборы закладывают в исследуемое сооружение при его строительстве на заданное расстояние один от другого в сторону предполагаемого наклона по высоте сооружения, и берут нулевые отсчеты. Начальное положение маятников в момент установки соответствует сжатию упругих элементов 1 и 13. Изменение наклона стенки вызывает вращение маятников 5 и 11 относительно корпуса прибора, что через систему рычагов влечет изменение кривизны упругих элементов и растяжение или сжатие тензорезисторов. В результате на выходе мостовой схемы измерения появляется электрический сигнал.

Особенностью данного датчика является то, что деформация упругих элементов 1 и 13 происходит под действием пары сил, действующих на короткое и длинное плечи коромысел 3 и 12 в противоположных направлениях. Это повышает чувствительность и точность измерений.

Точность измерений повышается также вследствие дифференциальности действия датчика.

Прибор позволяет получать информацию об изменении наклона сооружения по всей высоте стенки до основания вертикальных элементов, находящихся в грунте.

Формула изобретения

Датчик углов наклона сооружений, содержащий маятник, упругий элемент с тензорезисторами, выполненный в виде дугообразной плоской пружины, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - на длинном плече коромысла, короткое плечо которого посредством тяги шарнирно соединено с плечом маятника, при этом ось коромысла, установленная в подшипниках на корпусе, параллельна оси маятника, отличающийся тем, что он снабжен первой дополнительной тягой, шарнирно соединяющей длинное плечо коромысла с плечом маятника, дополнительными маятником, коромыслом и упругим элементом с тензорезисторами, выполненным в виде дугообразной плоской пружины, закрепленной одним концом на корпусе, а другим - на длинном плече дополнительного коромысла, второй и третьей дополнительными тягами, шарнирно соединяющими плечо дополнительного маятника с коротким плечом основного коромысла и длинным плечом дополнительного коромысла соответственно, при этом основной и дополнительный упругие элементы установлены так, что векторы деформации их направлены встречно друг другу, а основной и дополнительный маятники установлены с противоположными углами наклона относительно вертикали.

РИСУНКИ

Рисунок 1