Электронный уровень

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 305065 ф

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Залвлвио 18,1075 (21) 2412405/18-10 (51)М КЛ с присоединением заявки йо

G 01 С 9/36

Государственный комитет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0281 Бюллетень ) (о б

Дата опубликования описания 150281 (53) УДК 528. 541 (088. 8) (72) Авторы и з обретен и я

Л.J1.3åéãìàí и А.В.Иванченко (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННЫИ УРОВЕНЬ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для установки поверхностей относительно плоскости горизонта, а также для прецизионного измерения малых углов.

Известны электронный уровни, содержащие пузырьковую ампулу, преобразователь смещения пузырька и измерительную схему(11,(21, и Dl

Общими недостатками этих устройств является малая точность измерения углов и то, что они могут производить измерение угла относительно плоскости горизонта в одном направлении, 15 что затрудняет их применение в тех случаях, когда необходимо знать полный вектор угла наклона объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения 20 пространственного положения объекта

E4) °

Устройство содержит ампулу, четыре электрода, расположенные в плоском основании ампулы, электропроводящую 26 жидкость, выполняющую роль инерционной массы, например ртуть, четыре пластины, образующие совместно с жидкостью дифференциальный конденсатор.

Ампула с размещенными на ней элеме - 3() тами находится между полюсами магнита, Дифференциальные конденсаторы через двухканальный электронный блок связаны с электродами и двухкоординатным регистрирующим устройством.

При наклоне ампулы под действием силы тяжести жидкость начинает перемешаться, вызывая тем самым изменение емкостей дифференциальных конденсаторов. Сигнал, пропорциональный углу наклона ампулы, с дифференциальных конденсаторов поступает на электронный блок, на выходе которого создается напряжение, величина которого пропорциональна углу наклона ампулы, а полярность характеризует направление наклона.

С выхода электронного блока напряжение подается на соответствующую пару электрддов, Вследствие прохождения электрическбго тока через электропроводную жидкость, находящуюся в магнитном поле, на нее действу- ет сила, которая удерживает жидкость (инерционную массу) в исходном положении.

Недостатком описанного устройств@ является низкая точность измерения обусловленое тем, что при наклоне .устройства по отношению к плоскости

805065

Поставленная цель достигается тем, что н электронном уровне, содержащем ампулу с инерционной массой, размещен-.О ную между полюсами магнита, преобра зонатель и электронный блок, ампула выполнена вакуумиронанной и снабжена преобразователем силы в виде струны с закрепленной на ней инерционной массой, причем один конец струны связан с ампулой, другой - с преобразователем силы,электромагни выполнен с двумя парами полюсов, между которыми вакуумиронанная ампула расположена так, что струна проходит по оси симметрии 30 электромагнита, вход электронного блока подключен к преобразона.телюсилы, а выходы связаны с соответствующими обмотками полюсов электро магнита. 35

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — сечений

A-A на фиг. 1. устройство содержит электромагнит 1 с двумя парами полюсов с размещенными на них обмотками 2, сдвинутых относительно друг друга на 90

Между полюсами этого электромагнита размещена накуумированная ампула 3, в которой помещен преобразователь . 4 силы и струна 5 с. инерционной массой 6. Один конец струны закреплен к накуумированной ампуле 3, другой присоединен к преобразователю 4 силы. Струна связана с источником тока 7, а обмотки 2 электромагнита

1 попарно с генератором 8 и фазосдвигающей цепью 9. Одновременно генератор и фазовращатель соединены с соответствующими фазочувствительными выпрямителями 10 и 11. Другие входы фазочувствительных выпрямителей подключены к преобразователю, силы 4, а выходы к соответствующим обмоткам электромагнита 1. Генератор 8, фазосдвигающаясяцепь 9, фазочувствительные выпрямители 10 и 11 со связями между ними представляют собой электронный блок 12.

Устройство работает следующим образом.

50

d0 горизонта на малый угол на инерцион- ную массу, заполняющую ампулу, действует сила, которая при малых углах наклона соизмеримы с силами трения жидкости, н результате чего устройство не чувствует малые углы.

Кроме того, информация об угле наклона содержится н постоянной. состанляющей силы, действующей на инерционную массу, это приводит к тому, что при дальнейшем преобразовании 1О информации B электрснных блоках lIGcтоянного тока, дрейфы последних становятся принципиально не различимыми с полезным сигналом и входят как погрешность в результат измерения. цель изобретения — унеличение точ- 15 ности измерения.

Генератор 8 и фазосднигающая цепь

9 создают переменное напряжение частотой ии, сдвинутое относительно друг друга на 90 . Эти напряжения подаются на обмотки 2 электромагнита 1, нследствие чего между полюсами электромагнита образуется вращающееся магнитное поле с угловой скоростью 09. Протекающий ток по струне от источника тока 7 создает нокруг струны магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем электромагнита и заставляет струну синхронно с полем вращаться вокруг оси Π— О.„с частотой м. Инерционная масса 6, закрепленная на струне, двигается по окружности, и следовательно, на нее действует центробежная сила, натягивающая струну. Если ось О-О„ совпадает с вертикалью, то перпендикулярно оси вращения действует только центробежная сила, которая при любом положении инерционной массы одинаково натягивает струну. В результате чего сила, действующая вдоль указанной оси на преобразователь 4., постоянна. При наклоне оси на угол " перпендикулярно оси вращения действует не только центробежная сила, но и проекция силы тяжести груза. Это приводит к тому, что натяжение струны 5, а, следовательно, и сила, действующая на 4 преобразователь и зависят от углового положения инерционной массы 6, Эта сила преобразуется преобразователем в напряжение, амплитуда которого характеризует угол наклона у, а фаза по отношению к фазе генератора — направление наклона. В дальнейшем напряжение подается на фазочувстнительные выпрямители 10 и 11.На выходе фазочунстнительных выпрямителей вследствие того, что н качестве опорнЫх напряжений используются напряжения с генератора 8 и фазосдвигающей цепи 9, образуются напряжения, пропорциональные углу наклона оси О-О„ по отношению к двум ортогональным направлениям. Эти напряжения являются выходными напряжениями электронного блока. Одновременно эти напряжения подаются на соответствующие обмотки электромагнита, между полюсами которого вследствие этого образуется магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем струны так, что компенсирует силу, вызывающую появление переменного сигнала с преобразователя.

Электронный уровень позволяет уменьшить погрешность измерения. При работе устройства практически отсутствует трение инерционной массы. Вовторых, на преобразователь действует сила, большая, чем в известных устройствах и, следовательно, значительно уменьшается влияние преобразователя на погрешность устройства. Кроме

805065

Формула изобретения

12 того, информация о наклоне содержит.— ся в переменном напряжении, тем самым практически полностью исключается влияние дрейфов электронных блоков на погрешность.

Теоретическая оценка погрешности и предварительные эксперименты показывают, что абсолютная погрешность электронного уровня не превышает 0,1с.

Электронный уровень, содержащий ампулу с инерционной массой, размещенную между полюсами магнита, преобразователь и электронный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении малых углов, ампула выполнена вакуумированной и снабжена преобразователем силы в виде струны с закрепленной на ней инерционной массой, причем один конец струны связан с ампулой, другой — с преобразователем силы, электромагнит выполнен с двумя парами полюсов, между которыми вакуумированная ампула расположена так, что струна проходит ь; оси симметрии электромагнита, вход электронного блока подключен к преобразователю силы, а выходы связаны с соответствующими обмотками полюсов электромагнита, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 172061, кл. G 01 С 24/01, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

9 194335, кл. G 01 С, 9/06, 1965.

3;.Авторское свидетельство СССР

Р 442373, кл. G 01 С 9/06, 1972.

4. йвторское свидетельство СССР . по заявке Р 2141132/10, кл. G 01 С 9/36, 19/5 (прототиц).

805065

Составитель Л. Колюбакина

Техред Т. Маточка Корректор О.Билак

Редактор Н. Воловик

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10862/60 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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