Устройство для испытаний наклономеров

 

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)763685 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 10.05.78 (21) 2614413/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кд.

6 01 С 25/00

Государствеииый комитет по делам иэабретеиий и открытий

Опубликовано 15.09.80, Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 16.09.80 (53) УДК 528.541 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. В. Александров и В. И. Моргунов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НАКЛОНОМЕРОВ

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для использования при проверке параметров прецизионньтх измерителей угла наклона.

Известны устройства для испытаний наклономеров с помощью оптической делигельной головки, содержащие корпус, подвижную часть с испытуемым наклономером, измерители угловых перемещений подвижной части и выходного сигнала наклономера (1).

Эти устройства обладают нелинейной характеристикой задания углов наклона, что затрудняет их использование, Известны также устройства для проверки наклономеров, содержащие корпус, подвиж!

5 ную часть с испытуемым наклономером, при. вод подвижной части, преобразователь и ин дикатор (2) .

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является устройство для испытаний наклономеров, которое содержит корпус, подвижную часть с испьттуемьтм наклономером, привод подвижной части и измеритель выходного сигнала наклономера (31.

Обладая простотой, известное устройство не обеспечивает надлежащую точность определения нелинейност и характеристики прецизионных наклономеров в силу значительной погрешности задания реперных углов наклона при снятии статической характеристики накпоиомера, а также погрешность вычисления нелинейности, обусловленную сползанием характеристики наклономера из-за дреифов нуля и масштабного коэффициента в результате воздействия дестабилизирующих факторов в течение трудоемкого и длительного процесса снятия по точкам статической характеристики наклономера.

Целью изобретения является повышение точности определения нелинейности наклономера.

Указанная цель достигается тем, что в устройство; содержащев корпус, подвижную часть с испытуемым наклономером, привод подвижной части н измеритель выходного сигнала наклономера, введены датчик-угловой скорости, регулируемый источник постоянного тока, усилитель, измеритель тока, сумматор, пре763685 4 образователь, дважды дифференцируюшее звено и анализатор, а подвижная часть выполнена в виде установленного в опорах врашения физического маятника с приводом в виде моментного датчика, при этом датчик утловой скорости и регулируемый источник постоянного тока подсоединены ко входу усилителя,: подключенного своим выходом через обмотку моментного датчика и измеритель тока к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с регулируемым источником тока, а выход наклономера через дважды дифференцируюшее звено и измеритель выходного сигнала подключен к анализатору, который через преобразователь соединен с выходом сумматора.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства, а на фиг. 2 — его блоксхема.

Устройство содержит корпус 1, подвижную часть 2. в виде физического маятника, установленного в опорах вращения 3, испытуемый наклономер 4, привод подвижной части в виде моментного датчика гальванометрического типа, состояшего из цилиндрического магнитопровода 5, обмотки 6, выполненной в виде рамки, закрепленной на цилиндрическом колпаке 7, и внутрирамочного цилиндрического магнита 8 с полюсными наконечниками (на фиг. условно не показаны) для создания равномерного поля в зоне расположения рабочих частей обмотки 6. На корпусе

1 закреплен датчик угловой скорости, конструктивно выполненный аналогично моментному датчику и состоящий из магнитопровода 9, обмотки 10, размещенной на колпачке 11, и магнита 12 с полюсными наконечниками (на фиг. условно не показаны).

Датчик угловой скорости 13 (см. фиг. 2)

40 встречно с регулируемым источником постоянного тока 14 подключен ко входу усилителя

15, к выходу которого по схеме отрицательной обратной связи подключена обмотка 6 (см. фиг. 1) моментного датчика 16 через измеритель тока обратной связи 17. Выход измерителя 17 подсоединен к одному из входов сумматора 18, другой вход которого соединен с регулируемым источником постоянного тока 14.

Сумматор 18 через преобразователь 19 подключен к анализатору 20, к которому подсое. динен также испытуемый наклономер 21 через дважды дифференцирующее звено 22 и измеритель выходного сигнала 23 наклономера.

Токоподводы к испытуемому иаклономеру, моментному датчику и датчику угловой скорости на фиг. 1 условно не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают на выходе регулируемого источника тока управляющее воздействие 7,1, В результате в обмотку моментного датчика

16 с выхода усилителя 15 поступает максимальный ток. Под действием лроходяшето тока моментный датчик 16 начинает поворачивать подвижную часть 2 с нарастающей скоростью, вызывая увеличение сигнала с,выхода датчика угловой скорости 13. Сигнал датчика 13, компенсируя по схеме отрицательной обратной связи управляюшее воздействие источника 14, снижает ток в обмотке моментного датчика 16 и тем самым уменьшает угловое ускорение подвижной части 2. Подвижная часть 2, набрав угловую скорость, соответствуюшую заданному уровню управляющего воздействия . „д, врашается с постоянной угловой скоростью 43 . Требуемое для вращения с постоянйой утловой скоростью значение тока в цепи обратной связи (в обмотке мо ментного датчика 16) обеспечивается за счет недокомпенсации управляюшего воздействия сигналом датчика скорости 13. Противодействующий врашению момент подвижной части

2 складывается иэ момента демпфирования подвижной части, определяемого в основном токами Фуко, воэникаюшими в колпачках 7 и 11 моментного датчика 16 и датчика 13, и моментом от маятниковости подвижной части, который при малом угле отклонения маятника от вертикали а пропорционален последнему.

Поскольку при равномерном вращении подвижной части утол а равномерно растет во времени, то ток в цепи обратной связи содержит как постоянную составляюшую,определяемую моментом демпфирования, так и линейно возрастающую во времени (пропорциональную) составляющую. Пропорциональная составляющая тока обеспечивается за счет линейного увеличения сигнала недокомпенсации на входе усилителя 15, При недостаточно высоком коэффициенте усиления усилителя величина недокомпенсации сигнала управления

+ 3 сигналом - I датчика скорости 13 по сравнению с величинами последних пренебрежимо мала. Поэтому можно считать, что сигналы управления + j и датчика скорости -:7 1 равны по величине, а система обратной связи практически равномерно вращает подвижную часть 2.

Ток цепи обратной связи преобразуется измерителем тока 17 в параметр 1, содержащий как постоянную составляющую, учитывающую демпфирование подвижной части и равную по величине управляющему воздействию ц, так и составляющую, пропорциональную углу отклонения подвижной части.

7636

Сумматор 18 выделяет пропорциональную составляющую 1 (путем вычитания из параметра 1 постоянной составляющей I ) и подает ее в преобразователь 19, с выхода которого на анализатор 20 поступают возрастающие значения угла отклонения подвижной части 2. части 2.

При равномерном вращении подвижной части на выходе испытуемого наклономера наблю- 10 дается непрерывное нарастание выходного сигнала. Ограничиваясь с достаточной для прак:тических целей точностью учетом только квадратичной составляющей нелинейности стати- . ческой характеристики наклономера, можно 15 записать выражение для его выходного сигнала в виде

С=КО+ .

В где k0 — нулевои сигнал наклономера;

k, — коэффициент преобразования наклономера;

k> — коэффициент квадратичной нелинейности наклономера.

Сигнал наклономера С через дважды дифференцируюшее звено 22 подается на измеритель 23 в виде сРс 2 сФИзмеритель 23 преобразует квадратичную 30 нелинейность наклономера в параметр ЬС, который поступает на вход анализатора 20, которь1й по значениям ЬС и а определяет нелинейность характеристики испытуемого наклоHoM0p8 B интересующих точках 0f о статичес- 35 кой характеристики.

Устройство допускает определение (по реперным точкам) статической характеристики наклономера и порога его чувствйтельности., Для этого достаточно отсоединить от входа усилителя 15 датчик скорости 13, а от сумма- тора 18 регулируемый источник 14, закоротить дважды дифференцируюшее звено 22 и, задавая от источника 14 надлежащие управляющие воздействия, определить укаэанные параметры наклономера.

Введение в устройство датчика скорости 13, регулируемого источника тока 14, усилителя

15, измерителя 17, сумматора 18, преобразователя 19, анализатора 20 и дважды дифференцирующего звена 22 и выполнение подвижной части 2 в виде установленного в опорах вращения физического маятника с приводом от мо85 6 ментного датчика 16 позволило на порядок повысить по сравнению с известным устроиством точность определения нелинейности характеристики наклономера эа счет сокращения времени измерений и снижения погрешности задания углов наклона.

Уменьшение времени измерений, достигнутое. благодаря исключению необходимости построения по точкам статической характеристики наклономера и последуюшего вычисления (с помощью математической обработки) ее нелинейности, позволило пропорционально снижению времени измерений снизить погрешность от дрейфов нуля и масштабного коэффициента наклономера. г

Формула изобретения

Устройство для нспьпаний наклономеров, содержащее корпус, подвижную часть с испытуе. мым наклономером, привод подвижной части и измеритель выходного сигнала йаклономера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения нелинейности наклономера, в него введены датчик угловой скорости, регулируемый источник постояйного тока, усилитель, измеритель тока, сумматор, преобразователь, дважды дифференцирующее звено и анализатор, а подвижная часть выполнена в виде установленного в опорах вращения физического маятника с приводом в виде моментного датчика, при этом датчик угловой скорости и регулируемый источник постоянного тока подсоединены ко входу усилителя, подключенного своим выходом через обмотку моментного датчика и измеритель тока к одному нэ входов сумматора, другой вход которого соединен с регулируемым источником тока, а выход наклономера через,дважды дифференцирующее звено и измеритель выход ного сигнала подключен к . анализатору, который через преобразователь соединен с выходом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР й" 355569, кл. 6 01 P 21/00, 1970.

2. Авторское свидетельство по заявке

Р 2563314/18-10, кл. 6 01 С 25/00, 1977, 3. Елисеев С. В. Геодезические инструменты и приборы. М., 1959, с. 338 (прототнп).