[实用新型]一种便携式的数字化高精度倾角测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式的数字化高精度倾角测量仪。

背景技术

在建筑，桥梁建设等行业里，倾角的测量是必备的一个环节。有很多情况下，还在使用传统的倾角测量工具，这种工具往往是指针式的，操作人员在读数的时候往往需要估读，再加上指针式倾角测量工具本身的精度不够高，使得测量结果有着比较大的偏差，而且这种测量工具往往体积比较大，携带非常不方便。现在市场上也有一些数字式的倾角测量仪，可以数字化的显示测量结果。这些测量仪在测量原理上采用摇摆式测量方法，缺点是敏感质量存在惯性，使得测量仪抗摔，抗震动性能和实时性不够好，在震动比较强烈等环境中使用的时候测量结果就不稳定；测量结果容易受温度的影响，必须进行复杂的温度补偿算法，而且有的产品的补偿算法往往是近似估计，没有考虑到不同温度影响的程度；有的产品采用单片机内部的A/D转换模块进行模数转换，而不是独立的模数转换模块，精度往往不够高；也有产品虽然用了单独的模数转换模块，但是电源部分没有经过精确处理，电源部分有波动，模数转换模块精度就远远达不到所标称的精度，而且电源的稳定性对传感器的精度也有很大影响，电源有波动也会导致传感器精度达不到所标称的精度。

实用新型内容

为了克服现有的倾角测量装置的不足，本实用新型采用如下技术方案：

一种便携式的数字化高精度倾角测量仪，该倾角测量仪包括依次连接的传感器、转换模块、控制器和显示模块；所述的传感器为双轴重力加速度传感器，双轴重力加速度传感器内还设有温度传感器；所述的转换模块为A/D转换模块。

所述的A/D转换模块采用16位A/D转换芯片。

所述的双轴重力加速度传感器的双轴为X轴和Y轴，并且X轴和Y轴互相垂直。 

所述双轴重力加速度传感器的倾角测量范围为-90°——90°。

一种便携式的数字化高精度倾角测量仪的测量方法，该测量方法包括以下步骤：

Step1：将倾角测量仪放置在待测物体上；

Step2：重力加速度传感器分别测量X轴和Y轴方向上重力加速度的分量，并将两路测量信号转换成电压信号，送给A/D转换模块进行处理，之后再进行数字化滤波；

Step3：将数字化滤波后的结果通过SPI通讯方式传输给控制器进行处理；

Step4：控制器利用温度传感器对测量结果进行补偿，将补偿后的数值转换成角度值用显示器进行显示。

在所述step2中，所述电压信号的范围为0-5V。

在所述step2中，X轴方向上重力加速度的分量表达式为：

  

Y轴方向上重力加速度的分量表达式为：

于是，利用，表示的正切值来求得倾斜角度β即：

              

其中，为重力加速度G在X轴上的分量，为重力加速度G在X轴上的分量,g为重力加速度，为Y轴与重力加速度方向的夹角，为X轴与重力加速度方向的夹角。

在所述step4中，所述测量结果的补偿过程如下：

设温度传感器采集到的温度值为T,测量误差为Offcorr,倾角测量取值为Tempvalue,而实际取值为value,则：

     

于是：

                          

其中，Offcorr为测量误差，T为温度值，value为倾角测量的实际取值，Tempvalue为倾角测量的测量值。

本实用新型的有益效果是：它采用数字化显示，方便读数；体积小，重量轻，功耗低，可以用电池供电，便于携带；测量精度高；它工作稳定，实时性好，使得倾角测量变得方便而快捷；抗摔能力和抗震动能力比较强，可以在比较恶劣的环境中使用；采用双轴倾角测量传感器来测量单轴方向的倾角，可以有效的抑制温度对测量结果的影响，再加上软件部分的滤波算法，双重补偿模式大大的抑制了温漂的影响。

附图说明

图1是本实用新型原理结构示意图；

图2是倾角测量初始位置示意图；

图3是倾角测量仪与初始位置成一定角度的示意图；

图4是测量结果数字化滤波流程图；

图5是本装置电路图；

图6是本装置外形示意图；

其中：1为重力加速度传感器；2为A/D转换模块；3为控制器；4为显示模块；5为装置外壳；6为数码管；7为指示灯；8为电源开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步的说明：