SU901818A2 - Датчик угла наклона объекта в двух взаимно перпендикул рных плоскост х - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, в частности к приборам дл  измерени  углов наклона сооружений или грунта при воздействии возмущений, вызываемых взрывом или землетр сением. Известно, что при землетр сени х и взрывных в грунте, последний и заглубленные в нем сооружени  приход т в движение, которое может происходить после взрыва в течение сравни тельно длительного промежутка времени . Одним из параметров этого дви жени   вл етс  угол наклона грунта или сооружени  относительно вертикали . По основному авт.св. № известен датчик угла наклона в двух взаимно перпендикул рных плоскост х, содержащий основание с опорными стой ками, чувствительный элемент в виде ма тника на подвеске, выполненной на шарнирной крестовине, на взаимно пер пендикул рных ос х которой жестко за креплены стрелки, несущие на своих концах ферромагнитные сердечники преобразователей перемещени , а их катушки индуктивности размещены непосредственно на ма тнике дл  измерени  угла наклбна по одной компоненте и на опорных стойках шарнирной крестовины - дл  измерени  угла наклона по другой компоненте. Парные стрелки имеют разную длину, благодар  чему, в сочетании с параметрами катушек индуктивности, -увеличивают диапазон линейности характеристик датчика, что обеспечивает требуемую точность во всем диапазоне измерений . В нерабочем состо нии ма тник застопорен электромагнитным стопором. Дл  обеспечени  демпфировани  нижн   часть ма тника погружена в ванну с жидкостью. Перед измерени ми датчики калибруют в лабораторных услови х, т.е. определ ют чувствительность, диапазон измерений, линейность характеристик . В процессе калибровки ма тник датчика отклон ют в одну и другую стороны на определенные углы в заданном интервале до максимально допустимого и снимают при этом сигнал с преобразователей. По, полученным данным стро т график зависимости величины сигнала от угла отклонени  ма тника. Перед измерени ми корпус датчика скрепл ют с объектом измерений при помощи цементного раствора. после измерений запись сигнала с дат чика сравнивают с калибровочным графиком и на основании этого суд т о величине угла наклона объекта. После измерений датчик снимают с сооружени ) и отправл ют в лабораторию дл  проверки работоспособности и новой калибровки, так как после воздействи  на датчик больших перегрузок (до 80 д), имеющихс  при производстве взрывов, могут происходить нарушени  трудоспособности прибора и изменитьс  калибровочные характеристики . После калибровки в лаборато рии датчик снова доставл ют к объект измерений и скрепл ют с ним, обраща  при этом способе внимание на установ ку ма тника без отклонени  от вертикальной оси, т.е. в положение, при котором сигнал с преобразователей равен нулю 1 . С учетом того, что мощные взрывы провод тс  в полевых услови х, отдаленных от лабораторий на значительны рассто ни , операции по калибровке датчиков, подвергнутых сейсмическому воздействию,  вл ютс  трудоемкими, требуют траты времени на их транспор тировку в лабораторию и обратно и на установку, что создает неудобства и усложн ет эксплуатацию датчиков при многократном их использовании. Кроме того, при закреплении датчика на объекте возникают трудности и неудоб ства при установке его строго вертикально , т.е. так, чтобы преобразователи находились в нулевом положении. Цель изобретени  - упрощение эксп луатации при многократном использовании датчика. Поставленна  цель достигаетс  тем что датчик дополнительно снабжен жес кой рамой, имеющей в нижней части сферическую опору дл  основани  датчика , а в верхней части два стержн , расположенные под углом 90° и снабженные шарнирамии резьбовыми концами , ввинченными в поворотные гайки , цапфы которых установлена в вилках двуплечегоi рычага, св занного с верхним основанием корпуса датчика по вертикальной оси, причем в средней части рамы установлены под углом 90 два измерител  перемещени . При этом сферическа  опора на реме позвол ет производить наклон корпуса датчика относительно вертикали. Стержни с шаровыми опорами обеспечи- вают плавный наклон корпуса датчика на заданные углы в двух плоскост х, а измерители перемещени  - контроль угла наклона корпуса относительно вертикальной оси. На фиг. 1 изображен датчик, общий вид на фиг. 2 - вид А на фиг.1} на фиг. 3 - вид сверхуV на фиг. 4 узел I на фиг. 3. Датчик содержит ма тник 1, подвешенный на шарнирной крестовине 2, котора  осью, перпендикул рной к оси подвеса ма тника, закреплена в подшипниках стоек 3- Стойки жестко закреплены на основании t. На ос х крестовины жестко закреплены парные стрелки 5, несущие на своих концах ферромагнитные сердечники 6, взаимодействующие с катушками 7 индуктивности преобразователей перемещени  в электрический сигнал. Парные стрелки имеют разную длину. В нерабочем положении ма тник фиксирован стопором 8 с электромагнит ным приводом 9. Выводы от приводов катушек преобразователей и электромагнита заведены на штепсельный разъем 10, который кабелем соедин етс  с регистрирующей аппаратурой. Датчик снабжен рамой, состо щей из трех вертикальных стоек 11 в виде швеллеров, соединенных в верхней и нижней части пластины 12. Две стойки расположены напротив друг друга, а треть  под углом 90° к ним. С внутренней стороны нижнего основани  находитс  опора 13 со сферической поверхностью, с которой сопр гаетс  втулка 1 с внутренней сферой , закрепленна  на основании корпуса датчика. В верхней части двух стоек установлены под углом 90°два винта 15, которые имеют в средней части шаровую поверхность 16, лежащую в соответствующих втулках 17, закрепленных на стойках. Внутренние концы винтов ввернуты в поворотные гайки 18, цапфы которых наход тс  в отверсти х двуплечего рычага 19, соединенного с верхней частью корпуса датчика. Такое выполнение винтов и сочленений позвол ет плавно отклон ть корпус датчика в двух, плоскост х относительно вертикали на тре- 5 буемые углы во всем диапазоне измер емых углов, при этом исключаетс  возможность заклиниваний подвижных соединений и деформаци  деталей .10

Дл  контрол  за величиной откло- , нени  корпуса на стойках установлены перпендикул рно друг другу два индикатора 20 часового типа, ножки которых упираютс  в корпус датчика. 15 Зна  плечо от точки поворота корпуса до ножки индикатора, легко определить величину перемещени  корпуса датчика и угол его наклона. Дл  обеспечени  демпфировани  нижн   часть 20 ма тника снабжена лопаст ми 21, которые помещены в ванну 22 с жидкостью.

С целью уменьшени  момента трени  подвеска ма тника и крестовины выполнены на подшипниках качени  повышен- is ной точности. Рама с датчиком закрепл етс  на сооружении цементным раствором . При этом непосредственно к объекту крепитс  только рама, поэтому в данном случае нет необходимости 30 следить за ее строго вертикальной установкой. После отвердени  раствора датчик выставл ют в строго вертикальное положение при помощи винтов 15.35

При наклонах сооружени , а следовательно рамы с корпусом датчика относительно вертикальной оси, на тот же угол наклонитс  и крестовина, а вместе с ней и жестко закрепленные ю на ее оси парные стрелки, несущие ферромагнитные сердечники.

Ма тник 1, подвешенный на оси крестовины , будет сохран ть свое вертикальное положение, а следовательно, отно-45 сительное расположение сердечника 6 и катушек 7 индуктивности преобразовател  перемещени  в электрический сигнал изменитс , что определит угол поворота массива грунта или объекта, у относительно оси X.

При наклоне рамы с корпусом датчика в другой плоскости относительно оси У на тот же угол отклонитс  основание с опорными стойками 3, а „ парные стрелки, закреплённые на оси крестовины, будут оставатьс  в плоскости У, следовательно, изменитс  взаимное расположение катушек и;-сердечника , что определит угол поворота относительно оси У.

Перед каждым поворотом измерением следует провер ть калибровку датчиков . При этом конструкци  датчика повол ет проводить эту операцию непосредственно на месте измерений, не отправл   датчики в лабораторию и не снима  их с сооружени . Дл  калибровки отклон ют корпус датчика при помощи одного из винтов 15 от нулевого положени  в одну и другую сторону от оси X. При этом контролируют угол отклонени  по индикатору 20 и регистрируют получаемый при этЬм сигнал с преобразователей. Зачтем отклон ют корпус датчика по оси У и также регистрируют получаемый сигнал. По полученным данным стро т новый калибровочной график, с которым сравнивают сигнал, регистрируемый при следующем опыте.

Предлагаемый датчик обеспечивает улучшение условий его эксплуатации при многократном использовании, а также значительное сокращение времени на установку на сооружении и его калибровку.

Технические характеристики предлагаемого датчика: максимально измер емые углы i 30° в двух взаимно перпендикул рных плоскост х-, точность измерений 20 , устойчивость к перегрузкам до 80 д.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 С 9/1+,25.11.77.