[发明专利]单轴水平传感器无效

专利信息
申请号: 97100864.7 申请日: 1997-03-14
公开(公告)号: CN1076095C 公开(公告)日: 2001-12-12
发明(设计)人: 尾川英雄;寺地宪久;寺内一秀 申请(专利权)人: 日商机器株式会社
主分类号: G01C9/34 分类号: G01C9/34;G01C9/06
代理公司: 北京三幸商标专利事务所 代理人: 刘激扬
地址: 日本国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 水平 传感器
【说明书】:

本发明涉及一种由密封在容器内的液体和气泡构成的单轴水平传感器,该传感器可通过借助电信号检测密封气泡的位置进而确定水平度,这种传感器适用于自动矫平机和自动矫平装置以及水平测量、角规、勘测仪、测量仪、飞机、船舶、有轨车辆、汽车和其它需要高精度水平度的领域。

公知的这类单轴水平传感器包括:

1)这些结构中的一种结构如图5所示,其中把一个玻璃管g做成在一个轴向上弯曲的形状,在管子的下部中央位置上设有共用电极板h,而在与上部中央相对称的左右两个位置上设置相反的电极板i,而且要将具有大表面张力的电解液j和气泡k这样密封在玻璃管g的内部,即在能测得其角度的整个范围内使每个相反电极板i的一部分与气泡k相接触;

2)在这些结构的一种结构中,是用光学方式来检测气泡在单轴倾斜气泡管中的位置;

3)在这些结构的一种结构中,用差动变压器来检测感应平衡的变化;和

4)在这些结构的一种结构中,把与电容器尺寸相应的输出信号输入到一个计算电路中并将其转化成容器倾斜度和角度(如日本未经审查的专利申请H.3-142315)。

上述1)中的单轴水平传感器可用于倾斜角为零的水平姿态控制,但是由于电极板与电解液的接触量很小,所以不仅对重复性(重复精度、滞后等)有影响,而且还会对利用使玻璃管稍微倾斜而不是轴向测量的结构得出的结果有影响,由于传感器周围温度变化而引起的电解液膨胀和收缩以及因电解液表面张力引起的接触表面不稳定而导致的电解液和电极板接触量的变化是产生精度误差和再现性误差的原因,而且由于电解液的表面张力大而响应速度低所以会出现气泡破裂的危险现象,其结果是产生振动或类似现象,从而引起较大误差,此外,这种结构使得安装困难,所有这些原因表明,使用上述结构的传感器存在不能确保高精度的问题。

在使用上述2)中所述单轴水平传感器的情况下,传感器会受到由于温度变化而导致的气泡形状变形产生的误差以及与光学传感器有关的光学传感器误差的影响,3)和4)中的传感器也存在需要解决的问题,例如它们与外部检测装置的相关程度很高且引起误差的因素很多。

因此,本发明的目的是消除这些引起误差的原因并提供一种具有高分辨率和再现性且能进行稳定检测的单轴水平传感器,利用该传感器并借助于姿态控制能够确保得到倾斜角为零的高水平度。

为了达到上述目的和其它目的,本发明的单轴水平传感器具有这样的结构,其中设置了由绝缘材料制成的不透液体的电极保持体,保持体内是由环形壁形成的放置电解液的电极室和密封在其中的气泡,环形壁的内周壁表面具有较高的三维表面粗糙度而且是圆形表面,该表面是通过使一个预定半径的圆弧线围绕水平中轴转动而获得的,圆弧线的圆心在其中心的竖直线上而且竖直线平分该圆弧线,水平中轴线与竖直线上的圆弧线半径垂直相交,因此垂直于水平中轴线的任何截面都是圆形而且用密封端板封闭环形壁端部开口,共用电极在与竖直线相同的位置上径向伸到电极室中而边电极在相对水平中轴以共用电极为中心左右对称的位置上以比共用电极大的高度径向伸到电极室中,这些电极具有相同的表面积,电极室内密封有气泡和表面张力较小的电解液,电解液的混合比例应使得在传感器呈水平状态时电极间阻抗为预定值,密封后的状态为共用电极总是浸在电解液中并且不与气泡相接触,而当传感器为水平状态时,边电极也不与气泡相接触。

由于上述结构消除了误差原因并提高了分辨率和再现性以及检测稳定性,所以该结构是理想的,其结构特征为,使用由低电离趋向的金属材料例如18k(Au)制成的共用电极和边电极,这些通过表面抛光后具有同等的表面积,此外还使用了用作为溶剂的纯水、作为溶质的硫酸镁和作为溶液的无水甲醇或无水乙醇以使电极间阻抗为40~50kΩ的比例混合而成的电解液,这样的混合比使得电解液具有较小的表面张力、较高的沸点和较低的冰点,并使得电极室内周壁表面的表面粗糙度为JIS Rmax 0.2S或更低。但是本发明并不限于这种结构。

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