датчик угла отклонения от вертикали

Классы МПК:G01C9/18 с помощью жидкости 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-03-23
публикация патента:

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения углов отклонения от вертикали различных объектов. Техническим результатом изобретения является увеличение диапазона измеряемых углов отклонения от вертикали и обеспечение демпфирования колебаний пластины. Датчик содержит корпус с цилиндрической камерой, заполненной однородной жидкостью. В камере посредством двух осей и специальных подшипников размещена маятниковая пластина. Под углом 45° к боковой грани корпуса установлены излучатель и приемник ультразвука. Пластина используется в качестве отражателя ультразвука. Излучатель соединен с выходом генератора, а приемник подключен к модулю предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора. 1 ил. датчик угла отклонения от вертикали, патент № 2392585

датчик угла отклонения от вертикали, патент № 2392585

Формула изобретения

Датчик угла отклонения от вертикали, содержащий корпус с цилиндрической камерой, ультразвуковой излучатель, подключенный к выходу генератора, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора, отличающийся тем, что камера заполнена однородной жидкостью и в ней в качестве отражателя ультразвука посредством двух осей и специальных опор установлена маятниковая пластина, а ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник размещены под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряжены друг с другом посредством введенной пластины.

Описание изобретения к патенту

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

Известно устройство для измерения углов наклона объекта, содержащее корпус, в котором на полоске из диэлектрической пленки с токопроводящими поверхностными слоями подвешен маятник с токопроводящими пластинами. В корпусе также установлены боковые неподвижные электроды, образующие вместе с пластинами маятника дифференциальные емкости, которые включены в колебательные контуры LC-генераторов, соединенных с дифференциальным блоком. Измерение угла наклона осуществляется по выходному сигналу дифференциального блока [1].

Указанное устройство имеет невысокий порог чувствительности, что ограничивает точность измерений. Также в нем отсутствует демпфирование собственных колебаний маятника, что затрудняет его использование для динамических измерений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является датчик, содержащий 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 [2].

Недостатками известного устройства являются небольшой диапазон измеряемых углов и низкая динамическая помехоустойчивость, обусловленная разбиванием поверхности раздела жидкостей при воздействии ударных и вибрационных нагрузок.

Заявляемое техническое решение позволяет улучшить метрологические характеристики.

Указанная цель достигается тем, что в датчике, содержащем корпус с цилиндрической камерой, ультразвуковой излучатель, подключаемый к выходу генератору, и ультразвуковой приемник, соединенный с модулем предварительной обработки сигнала, выход которого соединен со входом амплитудного детектора, в отличие от прототипа камера заполнена однородной жидкостью, в ней посредством двух осей и специальных подшипников установлена маятниковая пластина, а ультразвуковой излучатель и ультразвуковой приемник установлены под углом 45° к боковой грани корпуса и сопряжены друг с другом посредством введенной пластины.

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 специальных подшипников (например, скольжения) установлена маятниковая пластина 3. 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 амплитудного детектора 9. Пластина 3 используется в качестве отражателя ультразвука.

Датчик работает следующим образом.

Электрические колебания генератора 7 преобразуются излучателем 5 в ультразвуковые колебания и излучаются в жидкость 2. Отразившись от пластины 3, они попадают на приемник 6, где преобразуются в электрический сигнал, поступающий на модуль 8, осуществляющий согласование электрических параметров приемника и последующих преобразователей, усиление сигнала и пр., и далее на амплитудный детектор 9. При отклонениях от вертикали появляются угловые рассогласования между корпусом и пластиной, вследствие чего на приемник 6 попадает лишь часть излучения от передатчика 5. Соответственно уменьшается амплитуда электрического сигнала на выходе приемника 6 и, следовательно, на выходе амплитудного детектора 9. Таким образом, выходной сигнал несет информацию об угле отклонения от вертикали контролируемого объекта.

Применение маятниковой пластины в качестве отражателя ультразвука позволяет существенно увеличить диапазон измеряемых углов, а заполнение камеры жидкостью обеспечивает демпфирование колебаний пластины, что в целом улучшает метрологические характеристики датчика.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ

1. АС СССР № 1597551, МКИ G01С 9/16, опубл. 07.10.1990.

2. ПАТЕНТ РФ № 2093791, МКИ G01С 9/18, 9/20, 9/06, опубл. 20.10.1998 - прототип.

Класс G01C9/18 с помощью жидкости 

датчик угла наклона -  патент 2517785 (27.05.2014)
датчик угла наклона -  патент 2475703 (20.02.2013)
магнитострикционный двухкоординатный наклономер -  патент 2389975 (20.05.2010)
датчик углов наклона объекта -  патент 2330241 (27.07.2008)
уровень строительный -  патент 2312307 (10.12.2007)
датчик угла отклонения от вертикали -  патент 2247943 (10.03.2005)
датчик угла наклона -  патент 2245518 (27.01.2005)
ультразвуковой датчик угла отклонения от вертикали с частотным выходом -  патент 2212631 (20.09.2003)
двухкоординатный датчик угла отклонения от вертикали -  патент 2175755 (10.11.2001)
рабочая жидкость электролитического резистивного преобразователя -  патент 2172932 (27.08.2001)
Наверх