CN104567925B - 一种倾角传感器的校验装置及校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾角传感器的校验装置及其校验方法，属于测量技术领域，可校验倾角传感器的精度，且结构简单，操作方便。该倾角传感器的校验装置包括：托盘，初始状态下托盘位于一参考平面中，托盘包含转轴；倾角传感器固定设置于托盘上，倾角传感器的中心位于托盘的转轴上；固定设置于托盘上的角度指示结构，托盘绕转轴转动时，角度指示结构指示托盘转动的角度；控制托盘的转动与制动的驱动结构；根据倾角传感器的X轴与参考平面的第一夹角和倾角传感器的Y轴与参考平面的第二夹角获得托盘与参考平面之间的第三夹角的角度获得结构；根据托盘转动的角度以及第三夹角，对倾角传感器的精度进行校验的角度比较结构。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体地说，涉及一种倾角传感器的校验装置及校验方法。
背景技术
随着铁道网络的迅速铺开以及移动通信技术的快速发展，为了保证铁道上的列车的正常通信，铁路沿线设置有用于通信的铁路铁塔(可以简称为铁塔)，是GSM-R系统等所必须的基础设施。其中，GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway或GSM-Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。
因此，铁塔的安全是铁道通信是否顺畅的重要保障。由于铁塔需要建设在铁道附近，有时候可能会设置在地质较为松软的地方，铁塔很可能会由于地质原因逐渐倾斜甚至倒塌。技术人员通常使用倾角传感器定期对铁塔的倾斜角度进行监测，以便于对铁塔进行安全维护。因此，倾角传感器能否准确地测量铁塔的倾斜角度，对铁道通信是否正常具有至关重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倾角传感器的校验装置及校验方法，可校验倾角传感器的精度，该校验装置结构简单，操作方便。
本发明第一方面提供了一种倾角传感器的校验装置，包括：
托盘，初始状态下所述托盘位于一参考平面中，所述托盘包含转轴；倾角传感器固定设置于所述托盘上，所述倾角传感器的中心位于所述托盘的转轴上；
固定设置于所述托盘上的角度指示结构，所述托盘绕所述转轴转动时，所述角度指示结构指示所述托盘转动的角度；
控制所述托盘的转动与制动的驱动结构；
根据所述倾角传感器的X轴与所述参考平面的第一夹角、和所述倾角传感器的Y轴与所述参考平面的第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角的角度获得结构；
根据所述托盘转动的角度以及所述第三夹角，对所述倾角传感器的精度进行校验的角度比较结构。
进一步的，所述倾角传感器的X轴或Y轴与所述转轴之间为非直角的夹角。
进一步的，所述角度获得结构具体根据如下表达式计算获得所述第三夹角：
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，
其中，θ表示所述第三夹角；θX表示所述第一夹角；θY表示所述第二夹角。
进一步的，所述角度指示结构为指针或者量角器；
所述角度指示结构为指针时，所述指针和与所述参考平面固定设置的量角器配合指示所述托盘转动的角度；
所述角度指示结构为量角器时，所述量角器和与所述参考平面固定设置的指针配合指示所述托盘转动的角度。
进一步的，所述的校验装置还包括壳体，所述角度指示结构、所述托盘、所述驱动结构、所述角度获得结构和所述角度比较结构固定于所述壳体之上。
进一步的，所述驱动结构为步进电机。
本发明的技术方案提供了以下有益效果：在本发明实施例的技术方案中，该倾角传感器的校验装置的托盘承载有倾角传感器，在托盘被驱动结构带动、绕转轴转动时，角度指示结构将指示托盘转动的角度。此时，倾角传感器将在托盘的带动下分别输出X轴与参考平面的第一夹角和Y轴与参考平面的第二夹角，角度获得结构可根据该第一夹角和第二夹角获得由倾角传感器测得的托盘与参考平面之间的第三夹角。最后角度比较结构可根据托盘转动的角度以及第三夹角，对倾角传感器的精度进行校验。该倾角传感器的校验装置结构较为简单，成本较低，操作简便，适用性广。
本发明第二方面提供了一种倾角传感器的校验方法，一角度指示结构与所述倾角传感器固定设置于托盘上，初始状态下所述托盘位于一参考平面中；所述倾角传感器的中心位于所述托盘的转轴上，所述托盘绕所述转轴转动时，通过所述角度指示结构可获得所述托盘转动的角度示数；该方法包括：
转动所述托盘后停止转动；
利用所述倾角传感器采集获得所述倾角传感器的X轴与所述参考平面的第一夹角以及所述倾角传感器的Y轴与所述参考平面的第二夹角；
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角；
根据所述托盘转动的角度示数以及所述第三夹角，对所述倾角传感器的精度进行校验。
进一步的，所述倾角传感器的X轴或Y轴与所述转轴之间为非直角的夹角。
进一步的，根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，包括：
根据如下表达式计算获得所述第三夹角：
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，
其中，θ表示所述第三夹角；θX表示所述第一夹角；θY表示所述第二夹角。
进一步的，所述角度指示结构为指针或者量角器；
所述角度指示结构为指针时，通过所述指针和与所述参考平面固定设置的量角器获得所述托盘转动的角度示数；
所述角度指示结构为量角器时，通过所述量角器和与所述参考平面固定设置的指针获得所述托盘转动的角度示数。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是本发明实施例一提供的倾角传感器的校验装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的倾角传感器和校验装置的配合示意图；
图3是本发明实施例二提供的倾角传感器的校验方法的流程示意图。
附图标记说明：
1—托盘； 2—转轴； 3—倾角传感器；
4—指针； 5—量角器； 6—壳体。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例一：
本实施例中提供了一种倾角传感器的校验装置，如图1所示，该倾角传感器的校验装置，包括：
托盘1，初始状态下托盘1位于一参考平面中，托盘1包含转轴2；倾角传感器3固定设置于托盘1上，具体的，托盘1的一面设置有多个用于紧固该倾角传感器3的孔，另一面固定设置有转轴2。在放置倾角传感器3时，应使得倾角传感器3的中心位于转轴2上，从而保证倾角传感器3需测量的角度与托盘1转动的角度一致，或保证倾角传感器3转动的角度与托盘1一致。
具体的，在设置倾角传感器3时，如图2所示，可令倾角传感器3的X轴或Y轴与转轴2之间为非直角的夹角，以满足更多检测倾角传感器3的需要。
需要说明的是，在本发明实施例中，参考平面设置为与水平面平行的某一平面。
为了校验倾角传感器3的精度，本发明实施例包括固定设置于托盘1上的角度指示结构，托盘1绕转轴2转动时，角度指示结构指示托盘1转动的角度。该角度指示结构指示的角度作为检验倾角传感器3的精度的标准。
在本发明实施例中，该角度指示结构角度指示结构为指针4或者量角器5；角度指示结构为指针4时，指针4和与参考平面固定设置的量角器5配合指示托盘1转动的角度；角度指示结构为量角器5时，量角器5和与参考平面固定设置的指针4配合指示托盘1转动的角度。即利用指针4与量角器5的配合，角度指示结构得以指示角度。该角度指示结构的结构简单、成本低，可实施性强。
具体的，在利用该角度指示结构指示角度时，应记录角度指示结构在托盘1位于参考平面时的角度值，再记录托盘1旋转某一特定角度后角度指示结构所指示的角度值，将这两个角度值做差并取差值的绝对值，可得到角度指示结构所指示的托盘1转动的角度。
一般的，可预先校准角度指示结构与参考平面的位置关系。以量角器5的刻度为0至180°为例，可在托盘1位于参考平面时，调整指针4和量角器5的关系，令指针4指向量角器5的90°的刻度；或以量角器5的刻度为-90°至90°为例，可在托盘1位于参考平面时，同样调整指针4和量角器5的关系，令指针4指向量角器5的0°的刻度。如此设置，便于工作人员在托盘1转动前后，获取角度指示结构前后两个角度示数的差值。量角器5的分度值可选为0.5°，也可选为0.1°、0.25°、0.01°等，可根据实际情况进行选取。
本发明实施例中还设置有控制托盘1的转动与制动的驱动结构。该驱动结构可根据技术人员的操作指令，将托盘1自参考平面起旋转过某一特定角度(例如90°)之后，制动该托盘1，将该托盘1固定在该特定角度，进而校验位于托盘1之上的倾角传感器3的精度。
在本发明实施例中，驱动结构可选为步进电机。当步进电机的驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。
由于本发明实施例中的倾角传感器3的X轴或Y轴与转轴2之间为非直角的夹角，则此时倾角传感器3的X轴与参考平面的第一夹角或Y轴与参考平面的第二夹角都没有办法准确地反映托盘1与参考平面之间的角度。此时，本发明实施例中包括的校验装置的角度获得结构(图中未示出)根据倾角传感器3的X轴与参考平面的第一夹角、和倾角传感器3的Y轴与参考平面的第二夹角获得托盘1与参考平面之间的第三夹角。
具体的，角度获得结构具体根据如下表达式计算获得第三夹角：根据第一夹角和第二夹角获得托盘1与参考平面之间的第三夹角；
其中，θ表示第三夹角；θX表示第一夹角；θY表示第二夹角。
继而，利用角度比较结构(图中未示出)，比较托盘1转动的角度以及第三夹角，对倾角传感器3的精度进行校验。
当倾角传感器3的精度足够高时，根据倾角传感器3的X轴与参考平面的第一夹角θX和倾角传感器3的Y轴与参考平面的第二夹角θY获得的第三夹角θ应等于角度指示结构指示的托盘1转动的角度(记为α)。考虑到实际操作的误差，若是|α-θ|的值小于或等于预设定的角度值，例如0.3°，则说明此时该倾角传感器3的精度较高。
进一步的，本发明实施例所提供的校验装置还包括壳体6，角度指示结构、托盘1、驱动结构、角度获得结构和角度比较结构固定于壳体6之上。
在本发明实施例的技术方案中，该倾角传感器3的校验装置的托盘1承载有倾角传感器3，在托盘1被驱动结构带动、绕转轴2转动时，角度指示结构将指示托盘1转动的角度。此时，倾角传感器3将在托盘1的带动下分别输出X轴与参考平面的第一夹角和Y轴与参考平面的第二夹角，角度获得结构可根据该第一夹角和第二夹角获得由倾角传感器3测得的托盘1与参考平面之间的第三夹角。最后角度比较结构可根据托盘1转动的角度以及第三夹角，对倾角传感器3的精度进行校验。该倾角传感器3的校验装置结构较为简单，成本较低，操作简便，适用性广。
实施例二
本实施例中提供了一种倾角传感器3的校验方法，该方法基于实施例一所提供的校验装置。
根据实施例一可知，该校验装置具有一角度指示结构，该角度指示结构与倾角传感器3均固定设置于托盘1上，初始状态下托盘1位于一参考平面中；倾角传感器3的中心位于托盘1的转轴2上，托盘1绕转轴2转动时，通过角度指示结构可获得托盘1转动的角度示数。
具体的，如图3所示，该校验方法包括：
步骤S101、转动托盘后停止转动。
步骤S102、利用倾角传感器采集获得倾角传感器的X轴与参考平面的第一夹角以及倾角传感器的Y轴与参考平面的第二夹角。
在本发明实施例中，优选的，倾角传感器3的X轴或Y轴与转轴2之间为非直角的夹角。
步骤S103、根据第一夹角和第二夹角获得托盘与参考平面之间的第三夹角。
具体的，步骤S103为根据如下表达式计算获得第三夹角：
根据第一夹角和第二夹角获得托盘1与参考平面之间的第三夹角；
其中，θ表示第三夹角；θX表示第一夹角；θY表示第二夹角。
步骤S104、根据托盘转动的角度示数以及第三夹角，对倾角传感器的精度进行校验。
具体的，在本发明实施例中，角度指示结构为指针4或者量角器5；角度指示结构为指针4时，通过指针4和与参考平面固定设置的量角器5获得托盘1转动的角度示数；角度指示结构为量角器5时，通过量角器5和与参考平面固定设置的指针4获得托盘1转动的角度示数。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但上述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种倾角传感器的校验装置，其特征在于，包括：
托盘，初始状态下所述托盘位于一参考平面中，所述托盘包含转轴；倾角传感器固定设置于所述托盘上，所述倾角传感器的中心位于所述托盘的转轴上；
固定设置于所述托盘上的角度指示结构，所述托盘绕所述转轴转动时，所述角度指示结构指示所述托盘转动的角度；
控制所述托盘的转动与制动的驱动结构；
根据所述倾角传感器的X轴与所述参考平面的第一夹角、和所述倾角传感器的Y轴与所述参考平面的第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角的角度获得结构；所述倾角传感器的X轴或Y轴与所述转轴之间为非直角的夹角；
根据所述托盘转动的角度以及所述第三夹角，对所述倾角传感器的精度进行校验的角度比较结构。
2.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，所述角度获得结构具体根据如下表达式计算获得所述第三夹角：
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，
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</mrow>
其中，θ表示所述第三夹角；θX表示所述第一夹角；θY表示所述第二夹角。
3.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，
所述角度指示结构为指针或者量角器；
所述角度指示结构为指针时，所述指针和与所述参考平面固定设置的量角器配合指示所述托盘转动的角度；
所述角度指示结构为量角器时，所述量角器和与所述参考平面固定设置的指针配合指示所述托盘转动的角度。
4.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，还包括壳体，所述角度指示结构、所述托盘、所述驱动结构、所述角度获得结构和所述角度比较结构固定于所述壳体之上。
5.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，所述驱动结构为步进电机。
6.一种倾角传感器的校验方法，其特征在于，一角度指示结构与所述倾角传感器固定设置于托盘上，初始状态下所述托盘位于一参考平面中；所述倾角传感器的中心位于所述托盘的转轴上，所述托盘绕所述转轴转动时，通过所述角度指示结构可获得所述托盘转动的角度示数；该方法包括：
转动所述托盘后停止转动；
利用所述倾角传感器采集获得所述倾角传感器的X轴与所述参考平面的第一夹角以及所述倾角传感器的Y轴与所述参考平面的第二夹角；所述倾角传感器的X轴或Y轴与所述转轴之间为非直角的夹角；
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角；
根据所述托盘转动的角度示数以及所述第三夹角，对所述倾角传感器的精度进行校验。
7.根据权利要求6所述的校验方法，其特征在于，根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，包括：
根据如下表达式计算获得所述第三夹角：
根据第一夹角和第二夹角获得所述托盘与所述参考平面之间的第三夹角，
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</mrow>
其中，θ表示所述第三夹角；θX表示所述第一夹角；θY表示所述第二夹角。
8.根据权利要求6所述的校验方法，其特征在于：
所述角度指示结构为指针或者量角器；
所述角度指示结构为指针时，通过所述指针和与所述参考平面固定设置的量角器获得所述托盘转动的角度示数；
所述角度指示结构为量角器时，通过所述量角器和与所述参考平面固定设置的指针获得所述托盘转动的角度示数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171219 Address after: 102600 Beijing city Daxing District Zhongguancun science and Technology Park Daxing bio pharmaceutical industry base, No. 21 courtyard, Tianrong street, building No. 1 Patentee after: Beijing Century Dongfang Communication Equipment Co., Ltd. Address before: 100070 Beijing, Fengtai District, South Fourth Ring Road West, No. twelve, district 31, building (Park) Patentee before: Beijing Century East China Railway Technology Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |