[发明专利]四簧平面位移式倾仰角测试器及测试方法

权利要求书

1.四簧平面位移式倾仰角测试方法，其特征在于，采用四簧平面位移式倾仰角测试器，四簧平面位移式倾仰角测试器包括测量仪，测量仪包括信号采集模块、信号调理模块和控制模块；

信号采集模块，包括感光管点阵板(1)、弹簧(2)、旋钮式弹簧栓(3)和滑块(4)；感光管点阵板(1)为正方形结构，感光管点阵板(1)上等间隔分布有若干感光管单元(1a)；旋钮式弹簧栓(3)和弹簧(2)的数量均为四个，四个旋钮式弹簧栓(3)分别设于感光管点阵板(1)的四条边中间，每个旋钮式弹簧栓(3)通过弹簧(2)连接于滑块(4)侧部，四个连接于旋钮式弹簧栓(3)和滑块(4)之间的弹簧(2)的长度和弹性系数均相同，感光管点阵板(1)倾斜时，滑块(4)在感光管点阵板(1)上滑动；滑块(4)包括透明圆盘状支撑体(401)、设于支撑体(401)上的凹面镜(402)和设于支撑体(401)上且位于凹面镜(402)的镜前焦点处的发光二极管(403)；发光二极管(403)在焦点上所发出的光经凹面镜(402)反射后形成平行光束，感光管单元(1a)用于接收平行光束；

信号调理模块，用于对由感光管单元(1a)采集的光信号转换的电信号进行信号调理；

控制模块，用于控制发光二极管(403)发光及人机交互、用于根据调理后的电信号所载光照信息进行倾斜角计算；

测试方法步骤具体为：

步骤0：感光管点阵板左右两侧边的中点分别设为C点和A点，上下两侧边的中点分别设为B点和D点，感光管点阵板(1)中点位置设为原点O，给定固定点C、A所在直线为X轴，给定固定点D、B所在直线为Y轴，原点O至固定点A为X轴正方向，原点O至固定点B为Y轴正方向；感光管点阵板(1)处于水平状态时，滑块(4)处于原点O位置处；感光管点阵板(1)中的感光管单元(1a)的序号设为(i,j)，i＝0,…I,j＝0,…I,I设置成偶数；

步骤1：给序号集和赋以空集：

步骤2：给i赋以零值：i←0；

步骤3：给j赋以零值：j←0；

步骤4：读取序号(i,j)感光管所在的信号通道的ADC输出电压U(i,j)；

步骤5：判断当前感光管电路输出电压U(i,j)是否大于预设电压门限u_thd，若是，则执行步骤6，否则，执行步骤7；

步骤6：将序号i和j分别存入和其中符号∪表示并集；

步骤7：判断序号j是否达到最大值I，若是，执行步骤8，否则对j递增1后跳转步骤4；

步骤8：判断序号i是否达到最大值I，若是，执行步骤9，否则对i递增1后跳转步骤3；

步骤9：计算光照覆盖域中心的感光管单元(1a)序号

其中运算过程表示对x进行四舍五入运算后取整数然后将结果对y赋值；

步骤10：给滑块(4)中心坐标M(x,y)赋值，d表示相邻两个感光管单元(1a)的间距；

步骤11：以沿着弹簧离开滑块的方向为参考正方向，将固定于A、B、C和D的旋钮式弹簧栓(3)所连接的弹簧(2)分别赋以序号1、2、3和4，计算与固定点A、B、C和D连接的弹簧对滑块的作用力F₁、F₂、F₃和F₄：

其中，a表示正方形的感光管点阵板边长的一半；

步骤12：根据弹簧对滑块的作用力计算重力G在倾斜的感光管点阵板面上的分力G_xoy：

其中，

其中，下标x和y分别代表所标注的力在感光管点阵板面的X轴和Y轴方向上的分力，i为弹簧的序号；

步骤13：计算和

其中，为倾斜的感光管点阵板面即倾斜面与水平面的夹角，符号|·|代表向量的模值；

步骤14：计算倾斜面法线向量n：