Датчик угла наклона


 


Владельцы патента RU 2517785:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") (RU)

Использование: для определения углов наклона различных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что датчик угла наклона содержит корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина, установленные под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряженные друг с другом посредством маятниковой пластины ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора гармонического сигнала, и ультразвуковой приемник, подключенный ко входу модуля предварительной обработки сигнала, при этом выход модуля предварительной обработки сигнала подключен ко входу фазового детектора, второй вход фазового детектора через фазовращатель соединен с выходом генератора гармонического сигнала. Технический результат: обеспечение возможности улучшения метрологических характеристик. 1 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения углов наклона различных объектов.

Известно устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее корпус с цилиндрической камерой, заполненной двумя несмешивающимися жидкостями с различной плотностью. В корпусе установлены под углом 45° к его основанию и сопряжены друг с другом посредством границы раздела жидкостей ультразвуковой излучатель, подключенный к выходу генератора, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по измерению амплитуды выходного сигнала (см. патент №2093791, МПК G01C 9/18, G01C 9/20, G01C 9/06, опубл. 20.10.1997).

Указанное устройство имеет небольшой диапазон измеряемых углов и низкую динамическую помехоустойчивость, обусловленную разбиванием поверхности раздела жидкостей при воздействии ударных и вибрационных нагрузок.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина. Ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник установлены под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряжены друг с другом посредством пластины. Излучатель подключен к выходу генератора гармонического сигнала, а приемник - ко входу модуля предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. Измерение углов отклонения от вертикали осуществляется по измерению амплитуды выходного сигнала (см. патент №2392585, МПК G01C 9/18, опубл. 20.06.2010).

Недостатками известного устройства являются влияние стабильности амплитуды напряжения, вырабатываемого генератором, на точность измерения, нелинейность статической характеристики.

Заявляемое техническое решение позволяет улучшить метрологические характеристики.

Указанная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина, установленные под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряженные друг с другом посредством маятниковой пластины ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора гармонического сигнала, и ультразвуковой приемник, подключенный ко входу модуля предварительной обработки сигнала, согласно изобретению выход модуля предварительной обработки сигнала подключен ко входу фазового детектора, второй вход фазового детектора через фазовращатель соединен с выходом генератора гармонического сигнала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит корпус 1 с цилиндрической камерой, заполненной жидкостью 2. В камере посредством двух осей 4 и подшипников (например, скольжения) установлена маятниковая пластина 3, используемая в качестве отражателя ультразвука. Под углом 45° к боковой грани корпуса размещены излучатель 5 и приемник 6 ультразвука. Излучатель 5 соединен с выходом генератора 7, а приемник 6 подключен к модулю предварительной обработки сигнала 8, выход которого соединен со входом фазового детектора 9, второй вход фазового детектора через фазовращатель 10 соединен с выходом генератора.

Датчик работает следующим образом.

Электрические колебания генератора 7 преобразуются излучателем 5 в ультразвуковые колебания, которые излучаются в жидкость 2. Отразившись от маятниковой пластины 3, они попадают на приемник 6, где преобразуются в электрический сигнал, поступающий на модуль предварительной обработки сигнала 8, осуществляющий согласование электрических параметров приемника и последующих преобразователей, усиление сигнала и пр., и далее на фазовый детектор 9, второй вход которого через фазовращатель 10, осуществляющий компенсацию сдвига фаз между излучателем 5 и приемником 6 при нулевом угле наклона объекта, подключен к выходу генератора 7. При наклоне корпуса датчика 1 появляются угловые рассогласования между корпусом и маятниковой пластиной 3, вследствие чего ультразвук падает на приемник 6 под наклоном. В результате отдельные участки фронта ультразвуковой волны проходят различные расстояния до пластины 3 и далее до приемника 6, что приводит к изменению среднего временного запаздывания сигнала на его выходе по отношению к сигналу генератора 7 и, следовательно, к соответствующему фазовому запаздыванию. Поэтому при изменении угла наклона изменяется фаза выходного напряжения и, следовательно, сигнал на выходе фазового детектора 9. Таким образом, выходной сигнал несет информацию об угле наклона контролируемого объекта.

Применение фазового метода измерения позволяет существенно повысить точность измерений, улучшить линейность статической характеристики.

Датчик угла наклона, содержащий корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью, внутри которой посредством двух осей и подшипников установлена маятниковая пластина, установленные под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряженные друг с другом посредством маятниковой пластины ультразвуковой излучатель, соединенный с выходом генератора гармонического сигнала, и ультразвуковой приемник, подключенный ко входу модуля предварительной обработки сигнала, отличающийся тем, что выход модуля предварительной обработки сигнала подключен ко входу фазового детектора, второй вход фазового детектора через фазовращатель соединен с выходом генератора гармонического сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к устройствам для определения пространственного положения объектов относительно горизонта. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Изобретение относится к устройствам измерения и контроля отклонения от вертикали объектов и может быть использовано при их ориентации в пространстве в условиях гравитационных сил.

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения углов наклона объектов. .

Изобретение относится к устройствам для определения угла, а также направления наклона плоскости, и может найти применение в строительстве. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измерениях крена автомобилей, кораблей, кранов, различных горизонтальных платформ и т.д., а также при определении направления бурения скважин, в особенности горизонтальных.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения углов отклонения от вертикали различных объектов. .

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и может быть использовано в устройствах для определения угла наклона объекта, в частности при инклинометрических исследованиях скважин, а также в других электролитических резистивных преобразователях.

Изобретение относится, в частности, к области транспортного строительства и может быть использовано при автоматизации, например, землеройно-транспортных машин, предназначенных для сооружения земляного полотна, а также устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. Горизонтальный помехозащищенный маятниковый измеритель угла с высокой чувствительностью по отношению к полезному сигналу и демпфируемый силами, пропорциональными его «абсолютной скорости», отличающийся тем, что горизонтальный маятник состоит из выполненного в виде ламинированного набора круговых тонких пластин, одним концом закрепленных на оси, а другим на дебалансной планке, помещенный в закрытый цилиндрический герметичный корпус, выполненный в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью маятника, полностью заполненный демпфирующей жидкостью, смонтирован на плите так, чтобы одна сторона корпуса была установлена на плите шарнирно, а другая сторона закреплена к плите регулировочным болтом, с помощью которого задается величина постоянного угла α, закрытый герметичной крышкой, в которой предусмотрены отверстия с защитными пробками, и преобразователь полезного угла β в электрический сигнал. Целью изобретения является объединение положительных качеств горизонтального маятника с вертикальным, обеспечив демпфирование маятника силами, пропорциональными «абсолютной» скорости. В результате предлагаемое устройство обладает высокой чувствительностью по отношению к полезному сигналу и увеличенный период колебаний, а также при действии помехи в виде импульсного горизонтального ускорения, действующего в плоскости качания маятника, последний получает незначительное ложное отклонение β, которое вследствие демпфирования маятника относительно «жидкого тяжелого сбалансированного тела» быстро затухает. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх