PL207151B1 - Urządzenie z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie, zwłaszcza zmian nachylenia wysokich elementów budowli hydrotechnicznych.

Wysokie konstrukcje pod wpływem czynników zewnętrznych ulegają znacznym odchyleniom od położenia pionowego i ze względów bezpieczeństwa konieczna jest stała kontrola tych odchyleń. Szczególnie ważne jest kontrolowanie w sposób ciągły zmian nachylenia elementów budowli hydrotechnicznych.

Znane jest urządzenie według patentu USA nr 4 492 029 do pomiaru wychylenia kątowego, które posiada układ oświetlacz - fotodetektor tylko w jednej płaszczyźnie. Znane jest również urządzenie według patentu PL nr 152 157 do pomiaru zmian nachylenia względem linii pionu wysokich elementów budowlanych, wyposażone w wahadło w postaci drutu z obciążnikiem oraz dwie przesłony ze szczelinami pionowymi zamocowane na drucie symetrycznie względem osi wahadła na wprost dwóch zespołów oświetlacz - fotodetektor i usytuowanych względem siebie pod kątem prostym. Wadą tego urządzenia jest możliwość zaniku sygnału pomiarowego, przy obrocie przesłon zamocowanych na drucie wahadła o kąt 90 stopni, wynikającego ze skręcenia drutu na skutek działania siły Coriolisa.

Istotą urządzenia z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie według wynalazku jest zastosowanie przesłony w postaci okrągłej tarczy z nieprzezroczystego materiału zamocowanej na cięgnie wahadła tak, że cięgno przechodzi przez środek geometryczny przesłony, która współpracuje z obejmą usytuowaną w płaszczyźnie poziomej i wyposażoną w układ czterech detektorów fotoelektrycznych i czterech żarówek z żarnikami liniowymi. Detektory i żarówki są rozmieszczone parami wzdłuż osi prostopadłych wahadła tzn. dwie pary wzdłuż osi x i dwie wzdłuż osi y i w ramach każdej pary detektor współpracuje z żarówką.

Urządzenie według wynalazku dzięki zastosowaniu czterech żarówek z żarnikami liniowymi i współpracujących z nimi detektorami umoż liwia uzyskanie dużego zakresu pomiarowego i znaczne zwiększenie dokładności pomiaru. Natomiast zastosowanie układu żarówek i detektorów współpracujących jednocześnie z nieprzezroczystą tarczą zawieszoną centrycznie na cięgnie wahadła, pozwala na bardzo dokładne ustawienie urządzenia w środkowym zakresie pomiarowym lub dowolnie innym w zależ noś ci od przewidywanego kierunku przemieszczenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których:

fig. 1 przedstawia sposób mocowania wahadła na obiekcie w widoku z boku, fig. 2 przedstawia części składowe wahadła pomiarowego dwuosiowego w przekroju przez obejmę wahadła, fig. 3 przedstawia widok z góry obejmy wahadła pomiarowego dwuosiowego, fig. 4 przedstawia widok z dołu obejmy wahadła dwuosiowego, fig. 5 przedstawia schemat blokowy układu pomiarowego wahadła dwuosiowego z zaznaczonymi sygnałami pomiarowymi.

Wahadło pomiarowe dwuosiowe składa się z cięgna 2 i zawieszonego na nim obciążnika 3 z tł umikiem cieczowym 4.

Cięgno 2 jest podwieszone do wspornika 5 przytwierdzonego do badanego obiektu 1. Do cięgna 2 jest przymocowana przesłona 6 w postaci okrągłej tarczy z nieprzezroczystego materiału w taki sposób, że cięgno 2 przechodzi przez środek geometryczny przesłony 6. Z przesłoną 6 współpracuje obejma 7 przytwierdzona do obiektu 1 za pomocą uchwytu 8 i usytuowana w płaszczyźnie poziomej i wyposaż ona w cztery trzymaki 9 w postaci ceowników, których jedno ramię jest umieszczone nad przesłoną 6 a drugie pod przesłoną 6. Do górnych ramion od góry są przymocowane detektory fotoelektryczne odpowiednio D1, D2, D3, D4 a do dolnych od dołu żarówki Z1, Z2, Z3, Z4 z żarnikami liniowymi 10. Każdy trzymak 9 ma w dolnym ramieniu szczelinę 11, przez którą przechodzi wiązka światła Ei emitowana przez żarówkę. Detektory i żarówki są rozmieszczone parami wzdłuż osi prostopadłych wahadła dwuosiowego odpowiednio: wzdłuż osi x są rozmieszczone detektory D1, D3 i żarówki Z1, Z3, natomiast wzdłuż osi y detektory D2, D4 oraz żarówki Z2, Z4. Wszystkie detektory są umieszczone po jednej stronie przesłony 6 a żarówki po jej drugiej stronie. Osie x, y wahadła dwuosiowego przecinają się w osi cięgna 2.

Zmiana nachylenia badanego obiektu względem płaszczyzny pionowej spowoduje na skutek działania siły ciężkości G zmianę położenia cięgna 2 względem obiektu 1. W wyniku tego nastąpi przemieszczenie przesłony 6 w stosunku do obejmy 7, jak również przesunięcie przesłony wzdłuż osi x i osi y wahadł a i jednoczesne oddział ywanie jej na wią zki ś wiatł a E1, E2, E3, E4 emitowane przez

PL 207 151 B1 żarówki Z1, Z2, Z3 i Z4 zasilane stałym prądem I=const z zasilacza 12. Tak ukształtowane wiązki światła padają na detektory fotoelektryczne D1, D2, D3, D4 generujące sygnały pomiarowe R1, R2, R3, R4. Wielkość sygnałów jest funkcją położenia przesłony 6 względem układu żarówek i detektorów. Sygnały pomiarowe Ri są sumowane parami w sumatorach S1 i S2. Sumator S1 oblicza sumę sygnałów R1+R3, pochodzących od detektorów D1 i D3 ustawionych wzdłuż osi x wahadła a sumator S2 sumę sygnałów R2+R4 od detektorów D2 i D4 ustawionych wzdłuż osi y wahadła. Sygnały wyjściowe X i Y wypracowane przez sumatory S1 i S2 są proporcjonalne do przesunięć przesłony 6 a tym samym i cięgna 2 wzdłuż osi x, y wahadła dwuosiowego i są miarą zmiany położenia badanego obiektu względem linii pionu w rzucie na płaszczyznę poziomą. Sygnały wyjściowe mają postać sygnałów elektrycznych, które mogą być przesyłane na znaczną odległość od miejsca zamocowania wahadła dwuosiowego.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie z wahadłem dwuosiowym do pomiaru zmian nachylenia w pionie zawierające wahadło w postaci cięgna z obciążnikiem i tłumikiem cieczowym, przesłonę umieszczoną na cięgnie, układ żarówek i detektorów usytuowanych po przeciwnych stronach wahadła i połączonych z sumatorem napięć, znamienne tym, że przesłona (6) ma postać okrągłej tarczy z nieprzezroczystego materiału i jest zamocowana na cięgnie (2) tak, że cięgno przechodzi przez środek geometryczny przesłony (6), z którą współpracuje obejma (7) usytuowana w płaszczyźnie poziomej i wyposażona w układ detektorów fotoelektrycznych (D1), (D2), (D3), (D4) i żarówek (Z1), (Z2), (Z3), (Z4) z żarnikami liniowymi (10), przy czym detektory i żarówki są rozmieszczone parami wzdłuż osi prostopadłych, wahadła dwuosiowego odpowiednio: wzdłuż osi x są rozmieszczone detektory (D1) i (D3) oraz żarówki (Z1) i (Z3), natomiast wzdłuż osi y detektory (D2) i (D4) oraz żarówki (Z2) i (Z4) a ponadto detektor (D1) współpracuje z żarówką (Z1), detektor (D2) z żarówką (Z2), detektor (D3) z żarówką (Z3) a detektor (D4) z żarówką (Z4).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że żarówki (Z1), (Z2), (Z3), (Z4) są umieszczone po jednej stronie przesłony (6) a detektory (D1), (D2), (D3), (D4) po drugiej stronie przesłony.