角度檢測(cè)裝置和具有其的傾角傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種角度檢測(cè)裝置和具有該角度檢測(cè)裝置的傾角傳感器。所述角度檢測(cè)裝置包括：轉(zhuǎn)軸；與所述轉(zhuǎn)軸相連且繞所述轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的擺錘，所述擺錘內(nèi)具有空腔；彈性件，所述彈性件設(shè)在所述空腔內(nèi)；質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊設(shè)在所述空腔內(nèi)且與所述彈性件相連；以及處理器，所述處理器分別與所述擺錘和彈性件相連，以檢測(cè)所述擺錘相對(duì)于所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的第一角度α和所述擺錘相對(duì)于水平面間的第二角度θ，并根據(jù)所述第一角度α和第二角度θ得到測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的第三角度β。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置，可用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸在空間任意位置的傾斜面相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸的偏轉(zhuǎn)角度，可以在多種場(chǎng)合使用，使用范圍更廣、更加方便。
【專利說(shuō)明】角度檢測(cè)裝置和具有其的傾角傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其是涉及一種角度檢測(cè)裝置和具有該角度檢測(cè)裝置的傾角傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)遇到測(cè)量?jī)A斜面相對(duì)于水平面或某一轉(zhuǎn)軸角度的問(wèn)題。比如煙囪的垂直度、機(jī)床的水平度、飛機(jī)操縱面的偏度等等。
[0003]現(xiàn)有的傾角傳感器一般都是測(cè)量對(duì)象相對(duì)于垂直面或水平面的傾斜角度，若要測(cè)量對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸是空間中的一條線，即不與水平面平行時(shí)，現(xiàn)有的傾角傳感器就無(wú)能為力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明需要提供一種角度檢測(cè)裝置角度檢測(cè)裝置，該角度檢測(cè)裝置使用范圍更廣、更加方便。
[0005]本發(fā)明還需要提供一種具有該角度檢測(cè)裝置的傾角傳感器。
[0006]根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置，包括:轉(zhuǎn)軸；與所述轉(zhuǎn)軸相連且繞所述轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的擺錘，所述擺錘內(nèi)具有空腔；彈性件，所述彈性件設(shè)在所述空腔內(nèi)；質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊設(shè)在所述空腔內(nèi)且與所述彈性件相連；以及處理器，所述處理器分別與所述擺錘和彈性件相連，以檢測(cè)所述擺錘相對(duì)于所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的第一角度α和所述擺錘相對(duì)于水平面間的第二角度Θ，并根據(jù)所述第一角度α和第二角度Θ得到測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的第三角度β。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置，可用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸在空間任意位置的傾斜面相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸的偏轉(zhuǎn)角度，可以在多種場(chǎng)合使用，使用范圍更廣、更加方便。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明的角度檢測(cè)裝置還可具有如下附加技術(shù)特征:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二角度Θ是根據(jù)所述彈性件的參數(shù)和所述質(zhì)量塊的質(zhì)量得到的。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述彈性件的參數(shù)包括:彈性件的形變量和彈性件的彈性系數(shù)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述角度檢測(cè)裝置還包括應(yīng)變片，所述應(yīng)變片設(shè)在所述空腔內(nèi)壁上以檢測(cè)所述質(zhì)量塊對(duì)所述空腔內(nèi)壁的壓力，并根據(jù)所述壓力值對(duì)所述第二角度Θ進(jìn)行修正。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述彈性件為彈簧，所述彈簧的一端連接在所述空腔內(nèi)壁上且另一端與所述質(zhì)量塊相連。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述處理器為旋轉(zhuǎn)式電位計(jì)或旋轉(zhuǎn)式差動(dòng)變壓器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的傾角傳感器包括:根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置；以及顯示模塊，所述顯示模塊用于將所述第一角度α、所述第二角度Θ和所述第三角度β顯示給用戶。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述傾角傳感器還包括:濾波器，所述濾波器用于對(duì)所述角度檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述第一角度α、所述第二角度Θ和所述第三角度β進(jìn)行濾波。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器通過(guò)設(shè)置該角度檢測(cè)裝置，從而具有使用方便、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是圖1所示的角度檢測(cè)裝置的側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是圖1所示的角度檢測(cè)裝置中擺錘內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖，其示意出了彈性件和質(zhì)量塊的連接結(jié)構(gòu)；
[0022]圖4是圖1所示的角度檢測(cè)裝置中擺錘內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖，其示意出了角度檢測(cè)裝置檢測(cè)擺錘相對(duì)于水平面間的第二角度Θ的原理圖；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置的測(cè)量角度的示意圖；
[0025]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置的測(cè)量角度的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]下面參考圖1-圖4描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置100。該角度檢測(cè)裝置100可以用于傾角傳感器，作為傾角傳感器的檢測(cè)模塊以檢測(cè)角度。
[0030]如圖1-圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置100，包括轉(zhuǎn)軸1、與轉(zhuǎn)軸I相連且繞轉(zhuǎn)軸I可旋轉(zhuǎn)的擺錘2、彈性件3、質(zhì)量塊4和處理器(圖未示出)。其中，擺錘2與轉(zhuǎn)軸I垂直。
[0031]如圖2所示，擺錘2內(nèi)具有空腔21，彈性件3和質(zhì)量塊4均設(shè)在該空腔21內(nèi)，且質(zhì)量塊4與彈性件3相連。該角度檢測(cè)裝置100利用重力感應(yīng)的原理制造，當(dāng)擺錘2在不受其他外力作用、僅受重力影響時(shí)，其可以始終指向水平面。需要說(shuō)明的是，當(dāng)轉(zhuǎn)軸I與水平面平行時(shí)，由于擺錘2與轉(zhuǎn)軸I垂直，由此擺錘2與水平面垂直。
[0032]其中，處理器分別與擺錘2和彈性件3相連，以檢測(cè)擺錘2相對(duì)于轉(zhuǎn)軸I轉(zhuǎn)過(guò)的第一角度α和擺錘2相對(duì)于水平面間的第二角度Θ (即擺錘2相對(duì)于水平面之間的夾角)，并根據(jù)第一角度α和第二角度Θ得到測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的第三角度β。需要說(shuō)明的是，根據(jù)第一角度α和第二角度Θ得到第三角度β的計(jì)算方法將在下述內(nèi)容中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]這里需要說(shuō)明的是，“測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的第三角度β ”是指測(cè)試對(duì)象在繞空間中的任意一條旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)所旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度。需要說(shuō)明的是，該空間中的任意一條旋轉(zhuǎn)軸是指該旋轉(zhuǎn)軸可以與水平面平行或垂直，該旋轉(zhuǎn)軸還可以即不與水平面平行也不與水平面垂直的旋轉(zhuǎn)軸。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置100，可用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸在空間任意位置的傾斜面相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸的偏轉(zhuǎn)角度，可以在多種場(chǎng)合使用，使用范圍更廣、更加方便。
[0035]值得說(shuō)明的是，擺錘2可以繞轉(zhuǎn)軸I進(jìn)行360度的旋轉(zhuǎn)，處理器可以測(cè)量、計(jì)算擺錘2相對(duì)于基準(zhǔn)位置(可由使用人員自行確定基準(zhǔn)位置)旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度，即第一角度a。其中，處理器還可以將測(cè)量出的角度值轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)以方便輸出。具體地，處理器可以是旋轉(zhuǎn)式電位計(jì)，處理器還可以是旋轉(zhuǎn)式差動(dòng)變壓器。在實(shí)際應(yīng)用中，處理器的選擇可以根據(jù)實(shí)際工程需要的信號(hào)余度具體確定。
[0036]其中，在擺錘2內(nèi)部，彈性件3和質(zhì)量塊4的連接結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，彈性件3可以為彈簧，彈簧的一端可以直接連接在空腔內(nèi)壁211上，彈簧的另一端與質(zhì)量塊4相連。彈簧還可以通過(guò)安裝支架212安裝在空腔21內(nèi)，如圖3所示。
[0037]值得說(shuō)明的是，當(dāng)轉(zhuǎn)軸I與水平面平行時(shí)且擺錘2不受其他外力作用、僅受重力影響時(shí),此時(shí)為擺錘2的自然狀態(tài)，此時(shí)擺錘2垂直于水平面，其中質(zhì)量塊4連接在彈性件3的底端且彈性件3處于自然伸長(zhǎng)的狀態(tài)，例如圖3所示。當(dāng)然本發(fā)明并不限于此，其中彈性件3還可以是橡皮筋，由此也可以構(gòu)成如圖3和圖4所示的結(jié)構(gòu)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第二角度Θ可以根據(jù)彈性件3的參數(shù)和質(zhì)量塊4的質(zhì)量得到的。由此可以使第二角度Θ的檢測(cè)更加方便，具體地，當(dāng)彈性件3是彈簧時(shí)，彈性件3的參數(shù)可以是彈性件3的形變量X和彈性件3的彈性系數(shù)k。
[0039]如圖4所示，當(dāng)擺錘2與水平面具有夾角時(shí)，處理器可以根據(jù)下述原理測(cè)量出擺錘2相對(duì)于水平面間的第二角度Θ:
[0040]若擺錘2相對(duì)于水平面之間具有夾角Θ，則彈性件3上有沿著擺錘2內(nèi)的空腔內(nèi)壁211的力F，
[0041]F=kXx=mgsin Θ(1.1)
[0042]其中m為質(zhì)量塊4的質(zhì)量，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。由于在設(shè)計(jì)角度檢測(cè)裝置100之初，彈性件3的彈性系數(shù)k，質(zhì)量塊4的質(zhì)量m和重力加速度g均為可知的，其中彈性件3的形變量X的測(cè)量方法對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的，在此不再詳述。綜上，擺錘2相對(duì)于水平面間的第二角度Θ可以根據(jù)式1.1得出。
[0043]有利地，角度檢測(cè)裝置100還可以包括應(yīng)變片(圖未示出)，應(yīng)變片可以測(cè)量很小幅值的壓力，應(yīng)變片可以設(shè)在擺錘2空腔內(nèi)壁211上以檢測(cè)質(zhì)量塊4對(duì)空腔內(nèi)壁211的壓力，換言之，若擺錘2不與水平面垂直時(shí)，應(yīng)變片會(huì)有值輸出，并根據(jù)該應(yīng)變片輸出的壓力值對(duì)第二角度Θ進(jìn)行修正。由此可以使第二角度Θ的值更加準(zhǔn)確。
[0044]具體地，應(yīng)變片測(cè)得的值P=Higcos Θ(1.2)
[0045]根據(jù)式1.1和式1.2共同得出下述數(shù)學(xué)式:
[0046]cot Θ =P/F(1.3)
[0047]由此，進(jìn)一步通過(guò)式1.3可以進(jìn)一步折算出擺錘2相對(duì)于水平面的第二角度Θ。
[0048]下面參照?qǐng)D5，描述根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的傾角傳感器。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器包括根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置100和顯示模塊200，角度檢測(cè)裝置100和顯示模塊200之間電連接。顯示模塊200可以用于將第一角度α、第二角度Θ和第三角度β顯示給用戶，以方便用戶進(jìn)行讀數(shù)。優(yōu)選地，該顯示裝置可以是數(shù)字式顯示器，由此可以更加方便用戶讀數(shù)。當(dāng)然本發(fā)明并不限于此，該顯示裝置還可以通過(guò)顯示圖像、刻度、視頻等任何可供用戶分辨的方式進(jìn)行顯示。
[0049]在本發(fā)明的一些可選實(shí)施例中，傾角傳感器還可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊300，以將角度檢測(cè)裝置100所檢測(cè)的角度值進(jìn)行存儲(chǔ)，方便操作人員根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊300與顯示模塊200電連接。
[0050]優(yōu)選地，傾角傳感器還可以包括濾波器400，濾波器400可用于對(duì)角度檢測(cè)裝置100檢測(cè)的第一角度Ct、第二角度Θ和第三角度β進(jìn)行濾波。由此可以使數(shù)字信號(hào)的傳輸更加穩(wěn)定、更加準(zhǔn)確。濾波器400與角度檢測(cè)裝置100電連接。
[0051]可選地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器為了使用方便，提高商業(yè)化優(yōu)勢(shì)，可以將角度檢測(cè)裝置100、顯示模塊200、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊300和濾波器400整合到安裝外殼中進(jìn)行封裝，也可以對(duì)角度檢測(cè)裝置100、顯示模塊200、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊300和濾波器400起到保護(hù)的作用。
[0052]下面參照?qǐng)D6和圖7，描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器在一些實(shí)際情況中的使用方法。
[0053]如圖6所示，在發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸為不與水平面平行或垂直的空間線段:
[0054]在測(cè)量測(cè)試對(duì)象偏轉(zhuǎn)角時(shí)，將傾角傳感器固定在測(cè)試對(duì)象表面上，使角度檢測(cè)裝置100的轉(zhuǎn)軸I與測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸線平行(這可以通過(guò)在傾角傳感器的安裝外殼上標(biāo)示標(biāo)志線，只需操作人員使安裝外殼上的標(biāo)志線與測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸線平行即可)。在測(cè)試對(duì)象的中立位置或初始位置(可由操作人員根據(jù)需要確定)將傾角傳感器的輸出角度置零，然后，在偏轉(zhuǎn)測(cè)試對(duì)象時(shí)傾角傳感器的輸出值即為測(cè)試對(duì)象偏轉(zhuǎn)后的角度。
[0055]具體地，如圖6所示，AB為測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸線，XYZ為慣性坐標(biāo)系，O為原點(diǎn)，C點(diǎn)為傾角傳感器安裝的位置，CD為垂直于AB的垂直線，F(xiàn)點(diǎn)是擺錘2所在平面與水平面相交線上與擺錘2延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，CF線位于與AB相垂直的平面內(nèi)。
[0056]在初始位置時(shí)，由于角度檢測(cè)器的轉(zhuǎn)軸I在空間內(nèi)的位置是固定的，那么⑶與CF所在平面是不變的，由此CF與CD之間的夾角就是傾角傳感器的初始零位角，在該角度操作人員可以進(jìn)行調(diào)零設(shè)置。
[0057]當(dāng)測(cè)試對(duì)象繞AB旋轉(zhuǎn)時(shí)，傾角傳感器移動(dòng)到C’點(diǎn)，擺錘2位置變成了 C’F’線，此時(shí)角度檢測(cè)裝置100中的處理器可以測(cè)得C’ F’與C’ D之間的夾角與初始零位角之間的差值就是測(cè)試對(duì)象相對(duì)于初始位置偏轉(zhuǎn)的角度，即該偏轉(zhuǎn)角度即為角度檢測(cè)裝置100可測(cè)得的第一角度a?？梢岳斫獾氖牵趫D6這里所示的使用情況是可以利用角度檢測(cè)裝置100直接測(cè)量被測(cè)面相對(duì)于初始位置偏轉(zhuǎn)角度的情況。
[0058]下面將參照?qǐng)D7描述一種在特殊情況下，利用角度檢測(cè)裝置100進(jìn)行測(cè)量的方法。如圖7所示，在發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸在與水平面垂直的平面內(nèi)，但旋轉(zhuǎn)軸不與水平面垂直:
[0059]傾角傳感器在被測(cè)對(duì)象上的安裝見(jiàn)圖7。測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸線AB中以A點(diǎn)作為慣性坐標(biāo)系的原點(diǎn)0，A、B、C三點(diǎn)所在平面即為慣性坐標(biāo)系中的YOZ平面。C點(diǎn)為傾角傳感器安裝的位置，其中AB、AC、BC的長(zhǎng)度可測(cè)得且分別是山、I2和13。
[0060]假設(shè)C點(diǎn)坐標(biāo)為(xc，y。，zc), B點(diǎn)坐標(biāo)為(0，yb, zb),角度檢測(cè)裝置100中的擺錘2與水平面間的夾角是Θ，即擺錘2與水平面間的夾角是處理器測(cè)得的第二角度Θ，測(cè)得AC與CF間的夾角為α，即角度檢測(cè)裝置100可測(cè)得的第一角度α。
[0061]其中，這里需要說(shuō)明的是，第一角度α的測(cè)量方法如下:在將傳感器安裝在被測(cè)對(duì)象上后，確定A、B、C三點(diǎn)，其中A、B、C三點(diǎn)的意義在上述內(nèi)容中已經(jīng)介紹，這三點(diǎn)可以由使用人員根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行選取即可。選定三點(diǎn)后，將傳感器擺錘2撥轉(zhuǎn)指向AC線(也就是將擺錘2撥動(dòng)到與AC線重合的位置)，并利用處理器將此時(shí)所輸出的第一角度α置為0，即初始位置，在松開(kāi)擺錘2且擺錘2穩(wěn)定后，角度檢測(cè)裝置100所輸出的值就是該第一角度
α ο
[0062]進(jìn)一步地，可得如下方程:
[0063]?β+zB = K(—14)
[0064]+ y； + -c =Z22(15)
[0065]
(xc — o)‘ + (V1-~yBY + (:c-zBf -1]([6)
[0066]F點(diǎn)是擺錘2所在平面與水平面相交線上與擺錘2延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，其中F點(diǎn)坐標(biāo)為:
[0067]
[0068]Xf =~—-X-X -~--X —+ Vc /[[----X—I +1
zB IyBxJc-zC yB lizBlyB^yc) yB 」Λ J
Yf=——^——+ j I/ ?-^-x^l +1
L(?/λXλ) yB ?凡-α λ J
[0069]Zf=O
[0070]假設(shè)C點(diǎn)在水平面內(nèi)投影坐標(biāo)C±為(X。，yc, O),并且有如下數(shù)學(xué)式:
[0071]CFXcos Θ =C+F(1.7)
[0072]ACXsina =AF(1.8)
[0073]通過(guò)式1.4?式1.8可得解算B和C在該坐標(biāo)系中的具體值。傾角傳感器可將初始調(diào)零位置的坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)測(cè)試對(duì)象運(yùn)動(dòng)后再根據(jù)傾角傳感器得出的新的Θ和a，gp可得到測(cè)試對(duì)象運(yùn)動(dòng)后、傾角傳感器的新的位置C’的坐標(biāo)。
[0074]因?yàn)閮A角傳感器距離旋轉(zhuǎn)軸的垂直距離⑶是固定且已知的，通過(guò)下面式1.9的三角函數(shù)方程，可得測(cè)試對(duì)象相對(duì)于原中立位置的偏轉(zhuǎn)角度，即第三角度β:

ixcir-re2
[0075]cos ZCDC =-；-
2 X ('D-(1.9)
[0076]值得說(shuō)明的是，在上述的實(shí)施例中，第三角度β的計(jì)算是通過(guò)第一角度a和第二角度Θ根據(jù)上述的計(jì)算式，在處理器的處理下得出。
[0077]在發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面垂直:
[0078]當(dāng)測(cè)試對(duì)象的旋轉(zhuǎn)軸與水平面垂直時(shí)，只需將傾角傳感器至于水平面上，使其轉(zhuǎn)軸I垂直于水平面設(shè)置，當(dāng)測(cè)試對(duì)象位于中立位置或初始位置時(shí)，撥動(dòng)擺錘2，使其與測(cè)試對(duì)象的表面接觸，此時(shí)可以將傾角傳感器進(jìn)行調(diào)零設(shè)置。當(dāng)測(cè)試對(duì)象旋轉(zhuǎn)時(shí)，使擺錘2與測(cè)試對(duì)象的表面平行并隨同運(yùn)動(dòng)由此即可得到測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的角度，即第一角度α ο
[0079]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角度檢測(cè)裝置100，可用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸在空間任意位置的傾斜面相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸的偏轉(zhuǎn)角度，可以在多種場(chǎng)合使用，使用范圍更廣、更加方便。
[0080]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾角傳感器通過(guò)設(shè)置該角度檢測(cè)裝置100，從而具有使用方便、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。
[0081]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0082]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種角度檢測(cè)裝置，其特征在于，包括: 轉(zhuǎn)軸； 與所述轉(zhuǎn)軸相連且繞所述轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的擺錘，所述擺錘內(nèi)具有空腔； 彈性件，所述彈性件設(shè)在所述空腔內(nèi)； 質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊設(shè)在所述空腔內(nèi)且與所述彈性件相連；以及 處理器，所述處理器分別與所述擺錘和彈性件相連，以檢測(cè)所述擺錘相對(duì)于所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)的第一角度α和所述擺錘相對(duì)于水平面間的第二角度Θ，并根據(jù)所述第一角度α和第二角度Θ得到測(cè)試對(duì)象相對(duì)于參考位置的第三角度β。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述第二角度Θ是根據(jù)所述彈性件的參數(shù)和所述質(zhì)量塊的質(zhì)量得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述彈性件的參數(shù)包括:彈性件的形變量和彈性件的彈性系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括應(yīng)變片，所述應(yīng)變片設(shè)在所述空腔內(nèi)壁上以檢測(cè)所述質(zhì)量塊對(duì)所述空腔內(nèi)壁的壓力，并根據(jù)所述壓力值對(duì)所述第二角度Θ進(jìn)行修正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述彈性件為彈簧，所述彈簧的一端連接在所述空腔內(nèi)壁上且另一端與所述質(zhì)量塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度檢測(cè)裝置，其特征在于，所述處理器為旋轉(zhuǎn)式電位計(jì)或旋轉(zhuǎn)式差動(dòng)變壓器。
7.一種傾角傳感器，其特征在于，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的角度檢測(cè)裝置；以及 顯示模塊，所述顯示模塊用于將所述第一角度α、所述第二角度Θ和所述第三角度β顯示給用戶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傾角傳感器，其特征在于，還包括: 濾波器，所述濾波器用于對(duì)所述角度檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述第一角度α、所述第二角度Θ和所述第三角度β進(jìn)行濾波。
【文檔編號(hào)】G01C9/00GK104236523SQ201310247654
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】曹春泉, 余慧玲 申請(qǐng)人:曹春泉