ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ
SENSOR OF ANGLE OF DEVIATION FROM VERTICAL

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.