專利名稱：傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儀器的零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法，尤其是傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
對水平度的要求在人們的日常生活中隨處可見?！叭f丈高樓平地起”，如果“地”不平，就不可能有萬丈高樓。水平度測量的意義由此可見一斑。但長久以來，對于水平度的測量人們一直依賴水泡式水平尺。由于水泡式水平尺本身固有的只能定性反映是否水平，不能定量刻劃水平/傾斜程度，且不能直接讀數(shù)，測量結(jié)果受人為因素影響大等缺陷，給日常使用帶來了諸多的不便和不確定性。為此，人們研發(fā)了多種用于水平度和傾斜度測量的傾角儀，如數(shù)字式傾角儀、脈沖式傾角儀和光電式傾角儀等。但是，由于傳感器的零點(diǎn)和靈敏度輸出存在隨溫度改變而變化的問題，影響傾角儀的測量精度，故在使用時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除溫度對傾角傳感器輸出的影響，從而提高檢測精度。為了獲得溫度補(bǔ)償參數(shù)，提高生產(chǎn)效率，在傾角儀的生產(chǎn)過程中迫切需要傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、精度高、使用方便的傾角儀溫度補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法。
傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征在于包括補(bǔ)償裝置框架、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、控制器和高低溫實(shí)驗(yàn)箱，所說補(bǔ)償裝置框架6位于高低溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，補(bǔ)償裝置框架6上通過軸承設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱外，并通過法蘭連接著電機(jī)3輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上固定著傾角儀固定架2；所說電機(jī)3為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，所說驅(qū)動(dòng)器5為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所說控制器4為微型計(jì)算機(jī)或內(nèi)置微處理器的轉(zhuǎn)角控制器，所說微型計(jì)算機(jī)或轉(zhuǎn)角控制器分別與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、待補(bǔ)償傾角儀1電連接，所說高低溫實(shí)驗(yàn)箱8為溫度可調(diào)的實(shí)驗(yàn)箱。
作為傾角儀溫度補(bǔ)償裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的補(bǔ)償裝置框架為成對設(shè)置的兩只，兩只框架置于高低溫實(shí)驗(yàn)箱8內(nèi)，兩補(bǔ)償裝置框架6上通過軸承設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱外，并通過法蘭連接著電機(jī)3輸出軸，兩補(bǔ)償裝置框架6之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上固定著傾角儀固定架2。
所述的電機(jī)3連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的軸線和水平面平行。
所述傾角儀固定架2固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸9中部，傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面為平板狀，其基準(zhǔn)面和電機(jī)3的軸線平行，待補(bǔ)償傾角儀垂直于電機(jī)3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面上。
所述的轉(zhuǎn)角控制器由數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2407與信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)交互接口電路構(gòu)成；所述的待補(bǔ)償傾角儀為數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀；所述的數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀帶有補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器。
傾角儀補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償方法是按以下步驟完成的(1)、將待補(bǔ)償傾角儀固定于傾角儀固定架2上；(2)、調(diào)整傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面，使其和水平面平行，從而使待補(bǔ)償傾角儀處于傾角為0度的狀態(tài)；(3)、將高低溫實(shí)驗(yàn)箱7設(shè)定于溫度t1，待溫度穩(wěn)定后，紀(jì)錄傾角為0度時(shí)的傾角傳感器輸出，即紀(jì)錄傾角傳感器在溫度t1時(shí)的零點(diǎn)輸出；(4)、控制電機(jī)按順時(shí)針90度和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180度，分別記錄傾角傳感器的輸出，得到的傾角傳感器的正向和負(fù)向滿度靈敏度輸出；(5)、根據(jù)補(bǔ)償?shù)男枰謩e在溫度t2、t3…下測量并記錄傾角傳感器的零點(diǎn)和靈敏度輸出。
(6)、采用線性插值的方法，計(jì)算傾角儀工作溫度下的零點(diǎn)和靈敏度，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> 相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，待補(bǔ)償傾角儀經(jīng)傾角儀固定架與伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及與其電連接的控制器能精確地進(jìn)行控制，從而大大地提高了傾角儀的補(bǔ)償精度；其二，伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)和其驅(qū)動(dòng)器，以及與其電連接的控制器，可使伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度，也即可使其上的待測傾角儀轉(zhuǎn)動(dòng)360度，由此可對各種類型的傾角儀進(jìn)行補(bǔ)償；其三，控制器選用由數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2407與信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)交互接口電路構(gòu)成的轉(zhuǎn)角控制器，大大地降低了系統(tǒng)的制造成本；其四，結(jié)構(gòu)簡單、自動(dòng)化程度高，極大地提升了傾角儀溫度補(bǔ)償?shù)男?；其五，控制器中駐有的補(bǔ)償方法程序，保證了在已有部件的基礎(chǔ)上，能精確地對待補(bǔ)償傾角儀進(jìn)行高精度的快速補(bǔ)償。


圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明補(bǔ)償方法的流程圖。
圖1中，1、待補(bǔ)償傾角儀；2、傾角儀固定架；3、電機(jī)；4、控制器；5、驅(qū)動(dòng)器；6、補(bǔ)償裝置框架；7、底座；8、高低溫實(shí)驗(yàn)箱；9轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1參見圖1，傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置包括兩個(gè)補(bǔ)償裝置框架6、電機(jī)3及其驅(qū)動(dòng)器5、控制器4和高低溫實(shí)驗(yàn)箱8。
補(bǔ)償裝置框架6通過底座固定安裝在高低溫實(shí)驗(yàn)箱8內(nèi)，兩個(gè)補(bǔ)償裝置框架6上通過軸承安裝著轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的軸線和水平面平行，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱8外，并通過法蘭連接著電機(jī)3的輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9中部固定安裝著傾角儀固定架2，傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面為平板狀，其基準(zhǔn)面和電機(jī)3的軸線平行，待補(bǔ)償傾角儀垂直于電機(jī)3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面上。電機(jī)3為伺服電機(jī)，所說驅(qū)動(dòng)器5為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器?？刂破?為微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、待補(bǔ)償傾角儀1電連接，高低溫實(shí)驗(yàn)箱8為溫度可調(diào)的實(shí)驗(yàn)箱。
待補(bǔ)償傾角儀為數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀；數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀帶有補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器。
參見圖2，傾角儀補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償方法和裝置的工作流程如下
對傾角儀補(bǔ)償裝置通電后，駐留在控制器中的補(bǔ)償軟件開始運(yùn)行(步驟100)，在補(bǔ)償軟件的引導(dǎo)下控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整傾角儀支架2的基準(zhǔn)面，使其處于水平位置(步驟110)；在步驟120中，根據(jù)補(bǔ)償要求設(shè)定高低溫實(shí)驗(yàn)箱的溫度值，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫箱內(nèi)溫度是否達(dá)到設(shè)定值(步驟130)，若未達(dá)到則重復(fù)步驟130，若達(dá)到，則轉(zhuǎn)入步驟140；在步驟140，補(bǔ)償軟件通過記錄當(dāng)前溫度下傳感器的零點(diǎn)輸出開始進(jìn)行傾角儀的溫度零點(diǎn)補(bǔ)償。
補(bǔ)償開始后，補(bǔ)償軟件驅(qū)動(dòng)電機(jī)3按補(bǔ)償?shù)囊箜槙r(shí)針轉(zhuǎn)過90度角度(步驟150)，并停留一個(gè)時(shí)間間隔，等待傾角測量傳感器輸出穩(wěn)定，然后補(bǔ)償軟件記錄當(dāng)前傾角傳感器的正向滿度輸出(步驟160)；補(bǔ)償軟件驅(qū)動(dòng)電機(jī)3按補(bǔ)償?shù)囊竽鏁r(shí)針轉(zhuǎn)過180度角度并停留一個(gè)時(shí)間間隔，等待傾角測量傳感器輸出穩(wěn)定(步驟170)；然后補(bǔ)償軟件記錄當(dāng)前傾角傳感器的負(fù)向滿度輸出(步驟180)；補(bǔ)償軟件驅(qū)動(dòng)電機(jī)3按補(bǔ)償?shù)囊箜槙r(shí)針轉(zhuǎn)過90度角度(步驟190)，以使傳感器回到水平原位。
在步驟200中，補(bǔ)償軟件判斷補(bǔ)償過程是否結(jié)束，即所需補(bǔ)償溫度點(diǎn)是否全部補(bǔ)償完畢，若為非，則轉(zhuǎn)入步驟120重復(fù)補(bǔ)償過程，直至結(jié)束為止，若為是，則轉(zhuǎn)入步驟220；在步驟220中，補(bǔ)償軟件判斷是否開始新的補(bǔ)償過程，若為非，則轉(zhuǎn)入步驟230，退出補(bǔ)償程序，若為是，則轉(zhuǎn)入步驟110開始一個(gè)新的補(bǔ)償過程。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明的傾角儀補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
實(shí)施例2參見圖1，傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置包括兩個(gè)補(bǔ)償裝置框架6、電機(jī)3及其驅(qū)動(dòng)器5、控制器4和高低溫實(shí)驗(yàn)箱8。
補(bǔ)償裝置框架6通過底座固定安裝在高低溫實(shí)驗(yàn)箱8內(nèi)，兩個(gè)補(bǔ)償裝置框架6上通過軸承安裝著轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的軸線和水平面平行，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱8外，并通過法蘭連接著電機(jī)3的輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸9中部固定安裝著傾角儀固定架2，傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面為平板狀，其基準(zhǔn)面和電機(jī)3的軸線平行，待補(bǔ)償傾角儀垂直于電機(jī)3的軸線固定在傾角儀固定架2的基準(zhǔn)面上。電機(jī)3為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器5為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制器4為內(nèi)置微處理器的轉(zhuǎn)角控制器，轉(zhuǎn)角控制器分別與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、待補(bǔ)償傾角儀1電連接，高低溫實(shí)驗(yàn)箱8為溫度可調(diào)的實(shí)驗(yàn)箱。轉(zhuǎn)角控制器由數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2407與信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)交互接口電路構(gòu)成。
待補(bǔ)償傾角儀為數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀；數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀帶有補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器。
傾角儀補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償方法和裝置的工作流程同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征在于包括補(bǔ)償裝置框架、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、控制器和高低溫實(shí)驗(yàn)箱，所說補(bǔ)償裝置框架(6)位于高低溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，補(bǔ)償裝置框架(6)上通過軸承設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱外，并通過法蘭連接著電機(jī)(3)輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)上固定著傾角儀固定架(2)；所說電機(jī)(3)為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，所說驅(qū)動(dòng)器(5)為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所說控制器(4)為微型計(jì)算機(jī)或內(nèi)置微處理器的轉(zhuǎn)角控制器，所說微型計(jì)算機(jī)或轉(zhuǎn)角控制器分別與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、待補(bǔ)償傾角儀(1)電連接，所說高低溫實(shí)驗(yàn)箱(8)為溫度可調(diào)的實(shí)驗(yàn)箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是補(bǔ)償裝置框架(6)為成對設(shè)置的兩只，兩補(bǔ)償裝置框架(6)上通過軸承設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)的一端伸至高低溫實(shí)驗(yàn)箱外，并通過法蘭連接著電機(jī)(3)輸出軸，兩補(bǔ)償裝置框架(6)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)上固定著傾角儀固定架(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是固定在溫度補(bǔ)償裝置框架(6)上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)的軸線和水平面平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是傾角儀固定架(2)固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸(9)上，傾角儀固定架(2)的基準(zhǔn)面為平板狀，其基準(zhǔn)面和電機(jī)(3)的軸心平行，待補(bǔ)償傾角儀垂直于電機(jī)(3)的軸線固定在傾角儀固定架(2)的基準(zhǔn)面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是轉(zhuǎn)角控制器由數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2407與信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路、人機(jī)交互接口電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是待補(bǔ)償傾角儀(1)為數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置，其特征是數(shù)字式傾角儀或脈沖式傾角儀或光電式傾角儀帶有補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償方法，其特征在于是按以下步驟完成的將待補(bǔ)償傾角儀(1)固定于傾角儀固定架(2)上；調(diào)整傾角儀固定架(2)的基準(zhǔn)面，使其和水平面平行，從而使待補(bǔ)償傾角儀(1)處于傾角為0度的狀態(tài)；將高低溫實(shí)驗(yàn)箱(7)設(shè)定于溫度t1，待溫度穩(wěn)定后，紀(jì)錄傾角為0度時(shí)的傾角傳感器輸出，即紀(jì)錄傾角傳感器在溫度t1時(shí)的零點(diǎn)輸出；控制電機(jī)(3)按順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90度，分別記錄傾角傳感器的輸出，得到的傾角傳感器的滿度靈敏度輸出；根據(jù)補(bǔ)償?shù)男枰?，分別在溫度t2、t3…下測量并記錄傾角傳感器的零點(diǎn)和滿度靈敏度輸出；采用線性插值的方法，計(jì)算傾角儀工作溫度下的零點(diǎn)和靈敏度，實(shí)現(xiàn)溫度的補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及傾角儀零點(diǎn)和靈敏度溫度補(bǔ)償裝置及其補(bǔ)償方法。所要解決的問題是提供一種裝置，消除溫度對傾角儀測量精度的影響。特點(diǎn)是包括補(bǔ)償裝置框架、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、控制器和高低溫實(shí)驗(yàn)箱；補(bǔ)償裝置框架設(shè)于高低溫實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，其上安裝著轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的外伸端上連接著電機(jī)輸出軸，轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝著傾角儀固定架，待補(bǔ)償傾角儀固定在傾角儀固定架上；控制器為微型計(jì)算機(jī)或內(nèi)置微處理器的轉(zhuǎn)角控制器。該裝置大大地提高了傾角儀的補(bǔ)償精度，可對各種類型的傾角儀進(jìn)行標(biāo)定；結(jié)構(gòu)簡單、自動(dòng)化程度高，極大地提升了傾角儀溫度補(bǔ)償?shù)男?；該裝置制造成本低。
文檔編號(hào)G01C9/02GK1673677SQ20051003893
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者孫怡寧, 梁華為, 周旭, 張偉, 黃健 申請人:中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所