устройство для измерения угла поворота объекта

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ОБЪЕКТА, содержащее камеру с анизотропной жидкостью, предназначенную для крепления на объекте, установленные на камере постоянный магнит, излучающий и приемный преобразователи и соединенный с преобразователями измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, камера выполнена кольцевой и заполнена анизотропной жидкостью частично, преимущественно магнитной анизотропной жидкостью, излучающий и приемный преобразователи совмещены и выполнены в виде катушки индуктивности, расположенной между полюсами магнита и соединенной с измерительной схемой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения углов поворота объекта.

Известно устройство для измерения поворота объекта [1], содержащее циклическую камеру, заполненную анизотропной жидкостью, размещенную между полюсами постоянного магнита и снабженную двумя излучающими преобразователями, соединенными с генератором, и двумя приемными преобразователями, соединенными с фазовым детектором, выход которого связан с индикатором.

Недостатками известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что при повороте камеры происходит изменение пространственной ориентации детектора со временем, возникающее вследствие изменения направления магнитного поля, и сложность процесса измерения, связанная с тем, что длительность процесса измерения должна быть значительно меньше времени пространственной ориентации детектора (преимущественного направления осей молекул жидкого кристалла).

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем камеру с анизотропной жидкостью, предназначенную для крепления на объекте, установленные на камере постоянный магнит, излучающий и приемный преобразователи и соединенный с преобразователями измерительный блок, камера выполнена кольцевой и заполнена анизотропной жидкостью частично, использована преимущественно магнитная анизотропная жидкость, излучающий и приемный преобразователи совмещены и выполнены в виде катушки индуктивности, расположенной между полюсами магнита и соединенной с измерительной схемой.

На чертеже изображена схема устройства для измерения угла поворота объекта.

Оно содержит магнитную жидкость 1, размещенную в кольцевой камере 2, выполненной из немагнитного материала и расположенной в вертикальной плоскости, на внешней поверхности которой установлен постоянный магнит 3, между полюсами которого расположена обмотка 4, связанная с измерительной схемой 5.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают на объект, угол поворота которого требуется измерить, при этом ось вращения объекта должна проходить через центр кольцевой камеры.

При пропускании первичного электрического импульса через обмотку в магнитной жидкости возбуждаются механические колебания, которые распространяются в магнитной жидкости в противоположные направления от обмотки. Через конечное время, обусловленное длиной акустического пути и скоростью распространения механических колебаний, происходит отражение колебаний от границы раздела магнитная жидкость - воздух. Механические колебания, отразившись, распространяются в обратном направлении и возбуждают в обмотке 4 вторичные электрические импульсы.

При повороте объекта на определенный угол меняется положение обмотки 4 относительно границы раздела магнитная жидкость - воздух, что приводит к изменению акустических путей и времени распространения механических колебаний. Это в свою очередь вызывает изменение интервалов между первичными и вторичными импульсами, возбуждаемыми в обмотке 4, пропорциональных углу поворота и измеряемых схемой 5. Регулируя продолжительность и амплитуду импульса, формируемого измерительной схемой, можно фиксировать положение уровней магнитной жидкости, так как возникающее при прохождении импульса магнитное поле может замедлять или прекращать перемещение магнитной жидкости в кольцевом канале. Замедление перетекания магнитной жидкости может быть использовано для эффективного демпфирования колебаний уровня жидкости, которые могут возникнуть при измерении быстропеременных углов поворота.

Фиксация положения магнитной жидкости позволяет фиксировать измеряемое значение угла поворота и осуществлять его многократное измерение или осуществлять калибровку измерителя в любой момент времени. Наряду с измерительным импульсом для фиксации магнитной жидкости могут быть использованы дополнительные фиксирующие импульсы различной длительности и амплитуды, формируемые измерительной схемой.

П р и м е р. Устройство для измерения угла поворота объекта состоит из полого кольца 2 диаметром 18 см, выполненного из оргстекла площадью поперечного сечения 3,5 см², расположенного в вертикальной плоскости и наполовину заполненного жидкостью. В нижней части кольца расположен постоянный магнит 3, между полюсами которого размещена обмотка 4, содержащая 500 витков. При повороте устройства на угол 90^о временной интервал между вторичными импульсами составил 350 мкс.