[发明专利]自动进行零位补偿的倾斜角测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种倾斜角测量装置，更具体地说，本发明涉及一种具有自动补偿功能的倾斜角测量装置，其能够在无需标准水平工作台的情况下，对由于组装及其它原因而形成的零位偏差进行自动补偿。

背景技术

在机械、建筑、汽车、石油、地质和电力等工程领域，常常要求精确测量平面相对水平方向的倾斜角，为状态监测或姿态控制提供控制参数。

公开号为CN1003344A、CN1013063A、CN1320808A和CN1668892A的中国专利申请中分别公开了基于“液体摆”的倾斜角测量装置。其基本原理是，测量装置包括两个测量电极和一个公其电极，电极置于密闭的腔室内，腔室内装有高介电常数液体和气体。当测量装置处在水平面位置时，两个电极有相等的面积浸没在介电液体里，由电极和公开电极构成两个相等的电容器；倾斜测量仪转动一个角度时，二个电极浸没在液体里的面积则不相等，产生的电容差值则代表被测量的倾斜角的大小。

公开号为CN1532523A的中国专利申请公开了一种基于“固体摆”的数显式水平及角度测量仪，其包括外壳和角度测量装置，角度测量装置为电容角度测量传感器，外壳与电容角度测量仪的主栅或副栅固连，外壳内腔中还有一个始终自动回复并保持在重力垂直状态的重力垂直装置，重力垂直装置与电容角度测量仪的副栅或主栅固连并同轴转动；外壳上还设有一个用于决定绝对零位的精密位置开关，重力垂直装置由重锤、支承轴和浮筒构成，浮筒的位置和形状为沿重锤中垂轴轴对称。此外，公告号为CN2492832Y、CN2530245Y、CN2624179Y和CN2684149Y的中国专利申请分别公开了不同结构的基于“固体摆”的倾斜角测量装置，它们都是通过检测由倾斜角改变所引起电阻、电容或电感等参数的变化来获得测量结果。

公告号为CN2335125Y、CN2505806Y、CN2509562Y、CN2575607Y、CN2622676Y、CN2760507Y和CN2738204Y的中国专利申请分别公开了集成有不同类型传感器的倾斜角测量仪器或仪表，上述产品具有诸如电源部分、显示部分之类的多种外围电路，可直观地显示出测量结果。

然而，上述现有技术都没有涉及怎样对测量装置的零位偏差进行自动补偿。众所周知，各种测量装置在装配过程中，很难保证测量装置的测量面与传感器的敏感轴之间绝对平行，即存在一定的零位偏差。因此，测量装置在使用之前必须进行校准，以对零位偏差进行补偿。现有技术中补偿零位偏差常用的方法是将装配好的测量装置放置于标准的水平工作台面上，测量其输出结果，随后或者对传感器的位置进行调整，或者对输出值进行补偿，以消除零位偏差。此过程操作复杂，效率较低，不适合大批量生产。

发明内容

本发明旨在提供一种具有自动补偿功能的倾斜角测量装置，其能够在无需标准水平工作台的情况下，对由于组装及其它原因而形成的零位偏差进行自动补偿。

为实现上述目的，本发明提供了一种倾斜角测量装置，其包括基座、旋转圆盘、倾斜角传感器、A/D转换器、电机、微处理器和数字输出接口，其中基座上具有测量基准面，A/D转换器采集倾斜角传感器的输出电压，并将其结果输送至微处理器，微处理器基于特定的函数关系根据倾斜角传感器的输出电压计算出测量基准面与水平面之间的倾斜角，第一倾角传感器安装于旋转图盘边缘处，第二倾角传感器安装于将第一倾角传感器绕着旋转圆盘的中心旋转轴线旋转90°后所处的位置，并且第二倾角传感器和第一倾角传感器的敏感轴相互垂直，旋转圆盘固定在电机的输出轴上，可以绕着电机的输出轴旋转至少90°，倾斜角测量装置启动后首先读取第一位置处第一倾斜角传感器的第一输出电压值，然后微处理器控制电机转动，使旋转圆盘旋转90°，延时一定时段后，读取第二位置处第二传感器的第二输出电压值，根据第一输出电压值和第二输出电压值的差值计算出测量基准面与旋转圆盘所在平面之间的零位偏差角，此后将旋转圆盘反向旋转90°，再次延时一定时段后进行正式测量。