[发明专利]一种基于浮球式的角度测量传感器及绝对角度测量方法

说明书

一种基于浮球式的角度测量传感器及绝对角度测量方法，用于密封和固定的传感器底座，传感器底座上设置有用于查看传感器坐标轴的传感器坐标系X轴标识和传感器坐标系Y轴标识，传感器底座的中间设置有用于记录电磁波收发时刻的高精度计时器，传感器底座上在高精度计时器的周边设置四个信号接收器，传感器底座上固定有用于固定腔内物体的传感器外壳，传感器外壳的腔内灌满用于浮球悬浮的传感器腔内稳定液。本发明利用电磁波测距及浮力垂直向上的原理，构建传感器坐标系，通过测量电磁波的传播时间，反算浮球震荡发射装置在传感器坐标中的位置，进而求算出绝对角度量，实现角度测量。

技术领域

本发明涉及自动化工程监测领域，尤其涉及一种基于浮球式的角度测量传感器及角度测量方法。

背景技术

随着国内信息化时代的来临，针对工程建设中存在的安全性监测问题，如何实时、快速、连续的对工程实体进行监测成为热点问题，传感器测量作为新兴测量手段登上历史舞台，现代工程监测也越来越依赖于传感器测量。角度测量技术是由光学测角发展而来，一直以来机械测角和光电测角因其测量精度和较高的灵敏度备受大家关注，但基于这两种方法设计的测量系统具有复杂的结构，体积也较为庞大，生产成本高昂，使得其在传统工程领域应用受到很大局限，很难将其应用在大面积的在线观测。为此，寻求一种体积小、灵敏度高、可靠性强，能够在一定测量范围内实现对微小角度进行量测的有效方法势在必行。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种基于浮球式的角度测量传感器及绝对角度测量方法。

本发明所采取的技术方案：

一种基于浮球式的角度测量传感器，用于密封和固定的传感器底座，传感器底座上设置有用于查看传感器坐标轴的传感器坐标系X轴标识和传感器坐标系Y轴标识，传感器底座的中间设置有用于记录电磁波收发时刻的高精度计时器，传感器底座上在高精度计时器的周边设置四个信号接收器，传感器底座上固定有用于固定腔内物体的传感器外壳，传感器外壳的腔内灌满用于浮球悬浮的传感器腔内稳定液，传感器腔内稳定液中悬浮有浮球震荡发射装置，浮球震荡发射装置通过柔性导线连接至高精度计时器，信号接收器、高精度计时器和浮球震荡发射装置通过供电和通讯线缆对传感器供电和与外部设备间交互。

四个所述的信号接收器以高精度计时器为中心进行中心对称分布。

所述的传感器底座上以高精度计时器安装位置为坐标原点，以过坐标原点和传感器坐标系X轴标识构建X轴坐标，以过坐标原点和传感器坐标系Y轴标识构建Y轴坐标，以坐标原点垂直向上构建Z轴坐标，由X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标构建传感器坐标系。

四个所述的信号接收器通过接收浮球震荡发射装置发出的电磁波信号及高精度计时器记录的传播所用时间，计算浮球震荡发射装置与四个信号接收器的瞬时距离。

所述的高精度计时器用来记录信号收发的时间，以浮球震荡发射装置发射电磁波开始触发，四个信号接收器接收时间全部记录完成一个浮球震荡发射装置的瞬时状态。

一种绝对角度测量方法，利用所述的基于浮球式的角度测量传感器进行测量浮球震荡发射装置瞬时绝对角，其步骤为：

S1.构建传感器坐标系：传感器底座上以高精度计时器安装位置为坐标原点，以过坐标原点和传感器坐标系X轴标识构建X轴坐标，以过坐标原点和传感器坐标系Y轴标识构建Y轴坐标，以坐标原点垂直向上构建Z轴坐标，由X轴坐标、Y轴坐标和Z轴坐标构建传感器坐标系；