CN104501777A - 基于重锤的倾角动态测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于重锤的倾角动态测量装置，涉及倾角测量技术领域；包括重锤、重锤摆臂、光电码盘和处理器，所述重锤与重锤摆臂的一端固定，重锤摆臂的另一端与光电码盘连接，光电码盘与处理器连接，重锤摆臂为刚性的。本发明结构简单，操作简单、方便，成本低廉，测量精度高，用途广泛。
Description
技术领域
本发明涉及倾角测量技术领域。
背景技术
随着科技的发展，动态倾角的测量在工程领域显的越来越重要，例如对行驶中的车辆震动幅度的动态监控、机器人控制、卫星通信车姿态检测、卫星天线搜星、铁路机车监测、石油钻井设备、军用船舶在运行中精密仪器的调平等等。当前，各种倾角测量传感器种类繁多，一般是基于MEMS（微机电系统）技术、电解液以及基于陀螺和加表的惯导系统等。基于陀螺和加表的惯导系统可以实现对高精度动态精度的测量，但其价格昂贵，很难普及应用；而其它倾角传感器都为静态传感器，适用于静态测试，在动态测试中，其精度只能达到静态误差的几十倍，测量精度较低，难以满足工程测量的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于重锤的倾角动态测量装置，结构简单，操作简单、方便，成本低廉，测量精度高，用途广泛。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种基于重锤的倾角动态测量装置，包括重锤、重锤摆臂、光电码盘和处理器，所述重锤与重锤摆臂的一端固定，重锤摆臂的另一端与光电码盘连接，光电码盘与处理器连接，重锤摆臂为刚性的。
进一步的技术方案，所述重锤为铜球。
进一步的技术方案，重锤摆臂的另一端与光电码盘之间还设有刚性支臂，刚性支臂的一端和重锤摆臂垂直固定，刚性支臂的另一端与光电码盘连接。
进一步的技术方案，所述重锤摆臂和刚性支臂为金属杆。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明结构简单，操作简单、方便，成本低廉，测量精度高，用途广泛；采用光电码盘作为倾角测量传感器，其精度能够达到秒级，使得本发明的测量精度高；重锤为圆形，在动态测试中，能够提高测量精度；刚性支臂和重锤摆臂为不易产生形变的金属杆，能够准确跟踪重锤的摆动，保证本发明能够达到一定的测量精度；处理器能够将重锤的摆动角度自动换算成被测物相对于静止水平地面的倾角，智能化程度高，测量数据准确，为动态倾角的测量提供了保障。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工作状态示意图；
在附图中：1、重锤，2、重锤摆臂，3、刚性支臂，4、光电码盘，5、处理器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，基于重锤的倾角动态测量装置，包括重锤1、重锤摆臂2、光电码盘4和处理器5，重锤1与重锤摆臂2的一端固定，重锤摆臂2的另一端与光电码盘4连接，光电码盘4与处理器5连接，处理器5为单片机，重锤摆臂2为刚性的。重锤1为铜球。重锤摆臂2的另一端与光电码盘4之间还设有刚性支臂3，刚性支臂3的一端和重锤摆臂2垂直固定，刚性支臂3的另一端与光电码盘4的轴同轴固定连接，重锤摆臂2和刚性支臂3为金属杆。
在测试时，将光电码盘4固定在被测量体上，光电码盘4的精度可根据被测倾角所需的测量精度来确定，目前一般可以达到秒级精度。根据光电码盘4的最小驱动力矩以及测量的精度(允许的最大误差角度)可以确定重锤1的重量和重锤摆臂2的长度，其计算方法如下：
如图2所示，设光电码盘4的最小驱动力矩为 ，其为选用德国高精度滚子轴承，非常小。并设重锤1的质量为，重锤摆臂2的长度为，重锤1摆动的一瞬间，重锤摆臂2在垂直方向的摆角为，则作用于光电码盘4的力矩为：。本发明正常运行时，，设检测精度为，则，即可以确定重锤1的重量和重锤摆臂2的长度，其乘积大于即可。
实施例
当军舰在海上运行时，需要对军舰上的精密仪器进行调平，即需要测量精密仪器相对于静止的水平地面的动态倾角。测量时，将本发明固定在需要调平的仪器上，测量出重锤1在一个欲测平面内的摆动动态倾角，由于重锤1不可能停止在铅锤位置，处理器5将根据光电码盘4在某角度正负两个方向的振幅，自动换算成仪器相对于静止的水平地面在该欲测平面内的动态倾角。应用时，将本发明的处理器5的输出端与仪器的控制系统连接，再换算成仪器在该欲测平面内的调平角度即可。用两台基于重锤1的倾角动态测量装置可测量二维平面内的2个摆动动态倾角，以及2个调平角度，也可再换算成仪器的一个调平角度。
本发明利用重锤1在重力作用下的自动复位的原理，集成光电码盘4技术和信号处理技术，测试精度高，操作简单，结构简单，易于实现。
Claims (4)
1.一种基于重锤的倾角动态测量装置，其特征在于包括重锤（1）、重锤摆臂（2）、光电码盘（4）和处理器（5），所述重锤（1）与重锤摆臂（2）的一端固定，重锤摆臂（2）的另一端与光电码盘（4）连接，光电码盘（4）与处理器（5）连接，重锤摆臂（2）为刚性的。
2.根据权利要求1所述的基于重锤的倾角动态测量装置，其特征在于所述重锤（1）为铜球。
3.根据权利要求1所述的基于重锤的倾角动态测量装置，其特征在于所述重锤摆臂（2）的另一端与光电码盘（4）之间还设有刚性支臂（3），刚性支臂（3）的一端和重锤摆臂（2）垂直固定，刚性支臂（3）的另一端与光电码盘（4）连接。
4.根据权利要求3所述的基于重锤的倾角动态测量装置，其特征在于所述重锤摆臂（2）和刚性支臂（3）为金属杆。
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