Устройство для определения откло-нения ot вертикали

 

(72) Авторы изобретения

К.И.Боков, В.Е.Кутузов и С.З.Сергеев (711 Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ

ОТ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения отклонения контролируемой плоскости горизонта, и предназначено для использования преиму5 щественно в крупногабаритном машиностроении.

Известен электролитический уровень, содержащий герметичный корпус, частично заполненный электролитом, газовый

10 пузырек, электроды и цепь обратной .связи, состоящую из усилителя, включенного между входом моста. с сопротивлениями плеч датчика и датчиком компенсационной силы, последний выполнен в виде двух электромагнитов, установленных вне герметичного корпуса, обмотки которых подключены к выходу усилителя. демодулятора, двух по-. плавков с ферромагнитной массой со степенью свободы в направлении осей соответствующих электромагнитов, а корпус, электролит и газовый объем разделены герметичной перегородкой на две симметричные части с одним электродом и одним поплавком с ферромагнитной массой в каждой части 1).

Известно устройство для определения углов отклонения от вертикали, содержащее корпус, подвешенный в нем маятник, преобразователь и измерительный прибор P ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройства для определения отклонения по вертикали, содержащее клрпус, подвешенный в нем маятник, преобразователь и измерительный прибор. Преобразователь выполнен в виде закрепленного в верхней части маятника П-образного коромысла с вертикальными плечами, образованными пьезоэлектрическими брусками с системами электродов, к одной из которых подключен генератор электрических колебаний, к другой — измерительный прибор. Чувствительность устройства возрастает и появляется

851094 4 возможность. измерять углы наклона от а вертикали в диапазоне от О до 1 с меньшей постоянной времени (3 ).

При производстве измерений часто приходится соединять визирную трубу и устройство, задающее горизонт или вертикаль. Полученная система увеличивается в размере. С другой стороны, уменьшение размеров маятника ведет к снижению чувствительности устройства, 1О поскольку сжимающие усилия снижаются, а соединение его например, с нивелиром вызывает рост габарита всей системы в целом, в связи с этим создаются определенные трудности при его эксплуатации в производственных условиях. Повышение точности должно здесь идти по пути увеличения веса маятника, что являетоя нежелательным.

Расположение маятника в опоре соз-,gp дает дополнительную погрешность. Ее увеличивает выполнение приведенной длины маятника.

Электрические колебания от генератора вызывают появление гистерезисной д петли деформации, хотя при этом ни чувствительность, ни постоянная времени .не уменьшаются, точность Измерения становится ниже и она недостаточна при контроле и задании плос- щ кости горизонта.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона и повышение точности с сохранением высокой чувствительности и малой постоянной времени.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для определения отклонения от вертикали, содержащем корпус маятник с грузом, преобразователь пере- 4О мещения маятника, выполненный в виде вертикально расположенного пьезоэлектрического бруска с электродами-токосъемниками, подключенными к генератору электрических колебаний и измерительному прибору, пьезоэлектрический брусок жестко закреплен нижним, концом на основании корпуса посредством звукоизоляционной оправки, а с другим концом бруска соединен сбалансированный груз, расположенный в зоне действия введенной в устройство катушки индуктивности, подключенной к генератору электрических колебаний.

С целью сохранения помехоустойчивости, в корпусе создан вакуум.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство содержит преобразователь I например пьезоэлектрический брусок, который с верхнего торца нагружен сбалансированным грузом 2, консольно защемлен в оправе-щите 3, где установлены подвижные электроды-токосъемники 4 в колодцах 5. Контакт между электродами-токосъемниками 4 и пьезоэлектрическим бруском обеспечивается пружиной 6 и регулируется стопорными гайками 7.Груз 2 имеет сквозное отверстие под балансировочные винты 8. Вкладыш 9 выполняет функции изолятора, Электроды-токосъемники 4 соединены с усилителем 10 сигналы которого могут быть восприняты измерительным прибором ll. Для сохранения помехоустойчивости в корпусе 12 создан вакуум через ниппель 13. Катушка

14 индуктивности смонтирована в корпусе 12 и служит для создания необходимого магнитного поля в зоне груза и для устранения непропорциональности между действующим усилием и выходным напряжением. Катушка 14 индуктивности подключена к генератору электрических колебаний .(не показан).

Устройство работает следующим образом.

Датчик устанавливается на плоскости

А элемента конструкции, подлежашего выставлению в горизонт. Подают от генератора электрйческих колебаний на катушку 14 индуктивности переменное напряжение в зависимости от расположения плоскости элемента конструкции °

Вектор сиды тяжести груза 2 изменяет положение в пространстве, деформирует преобразователь 1, появляются устойчивые показания измерительного прибора 11, который регистрирует величину и знак электрического заряда.

Указанное размещение элементов датчика и, в частности, груза с преобразователем обеспечивает устойчивое состояние равновесия, которое характеризуется тем, что изменение положения груза, т.е. действующей силы на преобразователь, создающей незначительное отклонение из положения равновесия, может быть восстановлено.

Чувствительность и точность устройства возрастает. Исключение сред и нейтрализация элементов датчика, создание вакуума и установка звукоизоляционных материалов позволяет получить лучшее соотношение полезного сигнала к шуму °

Формула изобретения

5 8510

Диапазон работы датчика может быть расширен, но при этом следует увели-.. чить положение закона Гука о микродеформации.

Пьезодатчики безынерционны„ поэто" 5 му производительность работы с ними весьма высокая..Чувствительность их настолько большая, что допускает регистрацию звукового давления. Экономический эффект, который мо- 1о жет быть получен в результате внедрения, ориентировочно составляет

6,0-8,0 тыс.руб.

Устройство для определения отклонения от вертикали, содержащее корпус, маятник с грузом, преобразователь 2о перемещения маятника, выполненный в виде вертикально расположенного пьезоэлектрического бруска с электродамитокосъемниками, подключенными к генератору электрических колебаний и из- 25

94 6 мерительному прибору, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и повыше-. ния точности, в нем пьезоэлектрический брусок жестко закреплен нижним концом на основании корпуса посредством звукоизоляционной оправки, а с другим концом бруска соединен сбалансированный груз, расположенный в soне действия введенной в устройство катушки инд.ктивности, подключенной к генератору электрических колебаний.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью сохранения помехоустойчивости, в корпусе создан вакуум.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 646198, кл. G 01 С 9/18, 14.03.77.

2. Патент ClllA Ф 3143719,кл. 33630, опублик. 04.08.64.

3. Авторское свидетельство СССР

N< 558148, кл. G 01 С 9/02, !2.11.75 (прототип).

851094

Составитель А. Колюбакина

Редактор В.Петраш Техред А. Ач Корректор М.Коста

Заказ 6313/54 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного кокитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Пр ектная,