CN110487248A - 一种倾斜仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾斜仪，倾斜仪包括：位移传感器、柔性绳或弹性杆、重物；重物固定在柔性绳或弹性杆的底部并位于位移传感器的主体中，其中，第一反射点固定在位移传感器的主体中或者将射频同轴电缆转接头与外壳和内杆连接处作为第一反射点，重物的一个端面作为第二反射点；重物在重力作用下在位移传感器的主体中移动，导致第二反射点发生移动，从而使得基于第一反射点和第二反射点之间的相对距离变化量确定倾斜角度；或者，位移传感器包括正反馈环路，如果正反馈环路中仅包括重物的一个端面所形成的反射点，则重物在重力作用下在位移传感器的主体中移动，导致正反馈环路的周长发生变化，基于正反馈环路的周长变化量确定倾斜角度。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术，尤其涉及一种用于测量倾斜角度的倾斜仪。
背景技术
测量技术依据测量对象具有多种类型，例如距离测量、角度测量、应变测量、力测量等等，高精度的测量结果是测量技术追求的目标，为此，提出了分布式射频法布里珀罗干涉仪。
射频法布里珀罗干涉仪的原理是两个弱反射点形成双路干涉，这种双路干涉的优点是其可以做成多个反射点(例如几十个)来进行分布式传感测量，此外，射频法布里珀罗干涉仪基于可以弯曲的商用同轴电缆制成，其内部的绝缘体材料一般是聚合物材料。然而，这种射频法布里珀罗干涉仪的解调精度以及信噪比还有待提高，更为重要的是，这种射频法布里珀罗干涉仪采用的结构较为复杂，精度低，制作成本较高，基于这种射频法布里珀罗干涉仪设计的角度测量装置也具有同样的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供出了一种倾斜仪。
本发明实施例提供的倾斜仪，包括：位移传感器、柔性绳或弹性杆、重物；所述重物固定在所述柔性绳或弹性杆的底部并位于所述位移传感器的主体中，其中，
所述位移传感器包括第一反射点和所述第二反射点，所述第一反射点固定在所述位移传感器的主体中或者将所述位移传感器中的射频同轴电缆转接头与外壳和内杆连接处作为所述第一反射点；所述重物的一个端面作为所述第二反射点；当倾斜角度发生变化时，所述重物在重力作用下在所述位移传感器的主体中移动，导致第二反射点发生移动，从而使得基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离变化量确定所述倾斜角度；
或者，
所述位移传感器包括正反馈环路，如果在所述正反馈环路中仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则当倾斜角度发生变化时，所述重物在重力作用下在所述位移传感器的主体中移动，导致所述正反馈环路的周长发生变化，基于所述正反馈环路的周长变化量确定所述倾斜角度。
本发明实施例中，所述位移传感器包括：微波谐振腔、解调设备；其中，
所述微波谐振腔包括空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔，以及位于所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的反射点。
本发明实施例中，所述位移传感器为反射式位移传感器，在所述反射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端连接至射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接至所述解调设备；所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的另一端为开放结构、或者密封结构、或者连接另一个射频同轴电缆转接头；
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
当有正反馈环路时，如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述正反馈环路周长的变化量确定所述倾斜角度。
本发明实施例中，所述位移传感器为第一种透射式位移传感器，在所述第一种透射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第二端连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
本发明实施例中，所述位移传感器为第二种透射式位移传感器，在所述第二种透射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的外壳壁连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
本发明实施例中，所述位移传感器为所述第一种透射式位移传感器或所述第二种透射式位移传感器时，所述位移传感器至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，
所述无环路模式是指所述位移传感器不包括正反馈环路；
所述正反馈环路模式是指所述位移传感器包括正反馈环路；
其中，在所述正反馈环路中可具有两个反射点、或者一个反射点、或者没有反射点；当所述正反馈环路只有一个反射点或者没有反射点时，所述解调设备用于测量所述正反馈环路的周长；在位移传感器中或者倾斜仪中，所述正反馈环路可只有一个反射点。
本发明实施例中，如果所述位移传感器包括正反馈环路，则在所述正反馈环路中：
如果所述正反馈环路包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
如果所述正反馈环路仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述正反馈环路的周长变化量确定所述倾斜角度。
本发明实施例中，如果所述位移传感器不包括正反馈环路，则：
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长变化量确定所述倾斜角度。
本发明实施例中，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括：外壳、或者外壳加内杆；其中，所述外壳由连续导体形成，所述内杆由连续导体形成。
本发明实施例中，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括外壳加内杆的情况下，所述外壳和所述内杆之间没有电导通；或者，所述外壳和所述内杆之间电导通。
本发明实施例中，所述壳和所述内杆之间通过所述重物实现电导通；其中，
所述内杆和所述外壳的底部均开槽，所述槽内装有导电液体；所述重物上固定有金属零件，所述金属零件至少包括两个凸起，其中一个凸起插入内干槽内的导电液体中，另一个凸起插入外壳槽内的导电液体中。
本发明实施例中，所述重物的下方放置可以防止所述重物发生振动的阻尼结构，其中，所述阻尼结构至少包括液体阻尼、磁铁阻尼。
本发明实施例中，所述阻尼结构为：所述外壳的底部开槽，所述槽内装有阻尼液，所述重物的下方伸出一物体且该物体位于所述阻尼液中。
本发明实施例中，所述重物通过两根或多跟柔性绳或弹性杆固定于所述位移传感器内部，所述柔性绳或弹性杆固定在伸到外壳以外的腔体的顶部；其中，
如果所述重物通过柔性绳固定于所述位移传感器内部，则当倾斜角度发生变化时，因所述重物的移动导致的腔长变化量是倾角和绳长的函数；
如果所述重物通过弹性杆固定于所述位移传感器内部，则当倾斜角度发生变化时，因所述重物的移动导致的腔长变化量是倾角、杆长、重物质量和弹性杆刚度的函数。
本发明实施例中，所述重物通过两根等长、平行且沿着所述内杆的轴线方向排布的柔性绳悬吊，所述重物的端面始终垂直于所述内杆的轴线；或者，所述重物通过一根或多根柔性绳悬吊。
本发明实施例中，所述重物与所述外壳和所述内杆均不接触，所述重物通过所述柔性绳或弹性杆悬吊在外壳和内杆之间；其中，当所述外壳和所述内杆为圆形或者矩形时，所述重物是一个闭合的环形体或者非闭合体。
本发明实施例中，如果通过所述弹性杆吊起所述重物，则所述弹性杆与容纳腔顶部和重物的连接处为刚接或者铰接。
本发明实施例中，如果通过柔性绳或者弹性杆悬吊两个或多个重物，且重物与外壳和内杆之间没有电导通，则所述倾斜仪对倾斜角度进行分布式测量。
本发明实施例的倾斜仪基于空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔来实现，至少具有以下优点：测量精度高、信噪比高、设备性价比高。
附图说明
图1为本发明实施例的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的示意图；
图2(a)为空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔不包括内杆的结构示意图；
图2(b)为空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括内杆的结构示意图；
图3为本发明实施例的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射振幅谱和透射振幅谱；
图4为外壳常用的断面图；
图5为内杆常用的断面图；
图6为常用的反射点的断面图；
图7为外壳与外壳，或者内杆与内杆连接处的示意图；
图8(a)为本发明实施例的反射式腔长测量装置的结构示意图一；
图8(b)为本发明实施例的反射式腔长测量装置的结构示意图二；
图9(a)为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图；
图9(b)为本发明实施例的只有一个反射点的第一种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图；
图10为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且无环路的腔长测量装置的示意图；
图11(a)为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图；
图11(b)为本发明实施例的只有一个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图；
图12为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且无环路腔长测量装置的示意图；
图13为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的位移传感器的示意图；
图14为本发明实施例的只有一个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的位移传感器的示意图；
图15为本发明实施例中使用柔性绳和重物阻尼的结构示意图；
图16(a)为本发明实施例中弹性杆两端是铰接的结构示意图；
图16(b)为本发明实施例中弹性杆两端是刚结的结构示意图；
图17为本发明实施例的反射式倾斜仪的示意图；
图18为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且无环路的倾斜仪的示意图；
图19(a)为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪的示意图；
图19(b)为本发明实施例的只有一个反射点的第一种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪的示意图；
图20为本发明实施例的第二种透射式且无环路的倾斜仪的示意图；
图21(a)为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪的示意图；
图21(b)为本发明实施例的只有一个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪的示意图；
附图标记说明：
1-外壳，可以是空心管，杆，弹簧或者其他形状的连续导体；2-内杆，可以是空心、实心，也可以是弹簧或者其他形状的连续导体；3-第一反射点，可以是导体或者绝缘体，可以与外壳或者内杆连接，也可以不连接，可以是任意形状或者多个零件的组合体；4-第二反射点，属性同第一反射点；5-谐振腔，内部可以是气体或者液体；6-射频同轴电缆转接头；7-同轴电缆转接头的中心信号针；8-传输用的同轴电缆；9-矢网分析仪或标量微波分析仪；10-定向耦合器；11-波形放大器；12-计频器；13-射频同轴电缆转接头；15-外壳1和内杆2端部的密封装置，可以是导体，可以是绝缘体，可以是闭合或者非闭合结构，也可以是作为端部的同轴线缆转接头；16-左端管或杆对接零件；17-右端管或杆对接零件；18-导体做的转轴；19-导体波纹管，多用金属；20-牵连运动的零件，该零件一端固定到反射点上，另一端伸到外壳以外，通过牵引这个零件的移动带动反射点移动；21-位移计上内杆的套筒；22-位移计探杆；31-重物；32-柔性绳或弹性杆；33-容纳腔，该容纳腔的顶部闭合下方开口，该容纳腔的下方开口与外壳的开口相接；34-容纳腔顶部，该容纳腔顶部可以固定柔性绳或弹性杆；35-可以插入阻尼液的物体，该物体固定在重物下方；36-槽，该槽位于外壳底部重物下方，槽内用于放置阻尼液；37-阻尼液。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种新型的微波谐振腔的腔长测量装置，其中，微波谐振腔具体为空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔，通过本发明实施例的腔长测量装置能够对空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长进行测量。本发明实施例结合腔长测量装置以及辅助的机械设计，可以将腔长测量装置改装成位移传感器，基于移传感器设计出本发明实施例的倾斜仪。
本发明实施例的技术方案中，位移传感器基于机械传动结构能够高精度的测出位移大小，测量的原理是基于空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的原理，这里，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括：一个外壳、一个内杆(可有可无)、一个谐振腔和两个反射点，谐振腔的结构方便制作，利用谐振腔内反射点的移动，可以测量静力和动力作用下的位移。此外，基于位移传感器设计出的倾斜仪的温度补偿非常方便，并且不受电磁等因素的影响。本发明的位倾斜仪大多不需要温度补偿，需要温度补偿的情况下，通过多个反射点或者其他原理的温度计均可进行温度补偿，可以实现倾斜角度与温度的共同监测。本发明实施例设计的倾斜仪，具有精度高、抗干扰能力强和耐久性强等优点，具有广泛的应用前景，特别适用于高精度测量结构静力和动力作用下的力学性能以及环境温度。由于倾斜仪采用的材料性能稳定，可以轻易实现在零下六十度到零上数百度之间工作，通过更换制作材料可在更大的温度范围内工作。总而言之，本发明实施例的倾斜仪不受任何电磁信号的干扰，温度对其影响也极小，并且温度补偿非常容易实现。
本发明实施例中的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔，类似于传统的光学法布里珀罗谐振腔，与光学法布里珀罗谐振腔不同的是，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔基于射频同轴电缆而制作，是基于微波原理的传感器。
在本发明实施例中，两个反射点为高反射点，这里，高反射点的反射率一般都高于50％，少数情况下小于50％，但是不会低于20％，由于每个反射点的反射率较高，因此不适合做成分布式传感器。法布里珀罗谐振腔属于多路干涉造成的谐振现象，具有解调精度高，信噪比高，解调设备性价比高等特点。
在本发明实施例中，提出了一种全新的自加工的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔平台，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的内部绝缘体一般为空气，特殊应用时可以填充液体。
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
图1为本发明实施例的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的示意图。如图1所示，两个具有高反射率的反射点(两个反射点分为称为第一反射点和第二反射点)设置在空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的内部，其中，所述第一反射点设置在所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点设置在所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，两个反射点之间的距离一般超过1cm。
这里，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔大多由外导体(也即外壳)和内导体(也即内杆)构成，如图1所示，外壳1和内杆2均为连续导体，所述连续导体为：单个导电零件、或者多个导电零件连接而成。在一实施方式中，可以仅有外壳1，没有内杆2。在另一实施方式中，可以同时具有外壳1和内杆2。
外壳1和内杆2之间的谐振腔内的介质为以下之一：真空、气体、液体、固体；其中，当所述介质为固体时，所述固体填充到所述反射点移动的范围以外。在空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内行进的电磁波主要反射在第一反射点上，一部分能量发生反射，其余部分的剩余能量会透射过去，并且到达第二反射点。在第二反射点处，再次有一小部分的电磁波被反射，并多次重复往返(往返次数由反射点的反射率决定)。两个反射点的反射率越高，往返次数就会越多，此时谐振腔的反射振幅谱或透射振幅谱的质量因数就会越高。上述方案中，反射点可以由同轴电缆的阻抗偏差产生，或者由内外导体短路或断路产生。两个反射点可以产生一个微波的相位延迟δ，其计算公式如下：
其中，f为微波频率，εr为同轴电缆内部材料的介电常数(空气为1)，d为谐振腔的频率，c为真空中的光速。
一个空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔反射电场和透射电场的振幅谱由以下公式表示：
其中，r为反射振幅谱，t为透射振幅谱。R为反射点的反射率，公式(2)假设两个反射点的反射率相同并且法布里珀罗谐振腔的插入损耗为零。
图3为本发明实施例的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射振幅谱和透射振幅谱。如图3所示，可以观察到多个谐振频率，包括基波和谐波。在图3中的(a)和(b)中可以观察到许多小的波纹，这是由于仪器接口和同轴电缆之间的阻抗不完全匹配引起反射造成。使用空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔制作传感器的基本思想是基于从反射振幅谱或透射振幅谱可以精确计算出两个反射点的距离。
以下结合具体结构对本发明实施例的微波谐振腔的腔长测量装置进行详细描述，本发明实施例的腔长测量装置包括：微波谐振腔、解调设备，其中，微波谐振腔是指图1所示的空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔。在本发明的全部实施例中：
1)外壳1/内杆2可以是一个导体零件，也可以是多个导体零件连接在一起(确保连接处的导电性)，可见，外壳1/内杆2是一个连续导体。全部图中画的一个导体零件未必代表一个简单的导体零件，也可以代表多个导体零件通过不同连接方式组成的复合导体零件。
2)关于第二反射点的移动：
2.1)当既有外壳又有内杆时，可以是单独移动第二反射点，也可以将第二反射点与外壳和/或内杆固定，然后共同移动外壳和/或内杆以及第二反射点来实现第二反射点的移动。当外壳和/或内杆和第二反射点固定成一个整体时，移动第二反射点会导致部分外壳和/或内杆都要发生移动，而外壳和/或内杆必须保证导电的连同性，因此，外壳和/或内杆要用到嵌套结构、弹簧结构或者波纹管结构等可以适应较大拉伸或压缩且能保持导电连续性的结构。在发明实施例中提到的位移传感器可使用这样的结构。
2.2)当有外壳没有内杆时，可以是单独移动第二反射点，也可以将第二反射点与外壳固定，然后共同移动外壳以及第二反射点来实现第二反射点的移动。当外壳和第二反射点固定成一个整体时，移动第二反射点会导致部分外壳要发生移动，而外壳必须保证导电的连同性，因此，外壳要用到嵌套结构、弹簧结构或者波纹管结构等可以适应较大拉伸或压缩且能保持导电连续性的结构。
3)采用正反馈环路结构时，可以用两个反射点，测量的腔长为两个反射点之间的等效距离；也可以只有一个反射点，测出的长度即为正反馈环路的周长。
实施例一：微波谐振腔的腔长测量装置
腔长测量装置包括：微波谐振腔、解调设备；其中，微波谐振腔包括空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔、第一反射点、第二反射点，其中，所述第一反射点设置在所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第一位置处，所述第二反射点设置在所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的第二位置处，所述第一位置和/或所述第二位置能够发生移动；所述第一反射点和所述第二反射点的反射率大于等于预设阈值；所述解调设备与所述微波谐振腔相连，用于对所述微波谐振腔内的微波信号进行分析，得到所述微波谐振腔的腔长，其中，所述微波谐振腔的腔长为所述第一反射点与所述第二反射点之间的距离。或者，所述微波谐振腔包括正反馈环路，在所述正反馈环路中仅有一个反射点或者没有反射点，所述解调设备用于测量所述正反馈环路的周长。
本实施例中的腔长测量装置分为以下三种类型：
1)反射式腔长测量装置，在所述反射式腔长测量装置中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端连接至射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接至所述解调设备，其中，所述解调设备为：矢量网络分析仪、或微波发生源加标量网络分析仪、或微波时域反射仪；所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的另一端为开放结构、或者密封结构、或者连接另一个射频同轴电缆转接头且该射频同轴电缆转接头与外壳和内杆均接触。
2)第一种透射式腔长测量装置，在所述第一种透射式腔长测量装置中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第二端连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
这里，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，
所述正反馈环路模式中，所述解调设备包括：定向耦合器、波形放大器、计频器/频谱仪，其中，所述第一射频同轴电缆转接头与所述定向耦合器连接、所述波形放大器以及所述第二射频同轴电缆转接头依次连接，所述计频器/频谱仪与所述定向耦合器连接；此外，在所述正反馈环路模式中，可以有两个反射点，也可以只有一个反射点，还可以没有反射点；当只有一个反射点或者没有反射点时，测量的腔长是环路的周长。
在所述无环路模式中，所述解调设备为矢量网络分析仪、或标量微波分析仪。
进一步，所述正反馈环路模式包括：微波正反馈环路、基于光电振荡器的正反馈环路；其中，
在所述微波正反馈环路中，包括：同轴电缆环路、微波定向耦合器、微波放大器或者微波功率分离器，所述解调设备中的各器件通过同轴电缆环路连接；
在所述基于光电振荡器的正反馈环路中，包括：高速光电解调器、激光或发光二极管光源、光纤环路、光纤耦合器、微波放大器或者光学放大器、微波定向耦合器或者微波功率分离器、计频器/频谱仪，所述解调设备中的各器件通过光纤环路连接。
3)第二种透射式腔长测量装置，在所述第二种透射式腔长测量装置中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的外壳壁连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
这里，所述腔长测量装置至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，
所述正反馈环路模式中，所述解调设备包括：定向耦合器、波形放大器、计频器/频谱仪，其中，所述第一射频同轴电缆转接头与所述定向耦合器连接、所述波形放大器以及所述第二射频同轴电缆转接头依次连接，所述计频器/频谱仪与所述定向耦合器连接；此外，在所述正反馈环路模式中，可以有两个反射点，也可以只有一个反射点，还可以没有反射点；当只有一个反射点或者没有反射点时，测量的腔长是环路的周长。
在所述无环路模式中，所述解调设备为矢量网络分析仪、或标量微波分析仪。
进一步，所述正反馈环路模式包括：微波正反馈环路、基于光电振荡器的正反馈环路；其中，
在所述微波正反馈环路中，包括：同轴电缆环路、微波定向耦合器、微波放大器或者微波功率分离器、计频器/频谱仪，所述解调设备中的各器件通过同轴电缆环路连接；
在所述基于光电振荡器的正反馈环路中，包括：高速光电解调器、激光或发光二极管光源、光纤环路、光纤耦合器、微波放大器或者光学放大器、微波定向耦合器或者微波功率分离器、计频器/频谱仪，所述解调设备中的各器件通过光纤环路连接。
本实施例中，各个核心器件的标号如下：外壳1、内杆2、第一反射点3、第二反射点4、谐振腔5、射频同轴电缆转接头6、矢量网络分析仪或标量微波分析仪9、定向耦合器10、波形放大器11、计频器12、射频同轴电缆转接头13，其中：
外壳1是指连接到射频同轴电缆转接头外圈的连续导体，该导体可以是管，可以是半圆管，可以是弹簧，可以是一根杆，也可以是多个导体通过导电的连接件连接而成的组合导体。例如：两个或多个嵌套的导体管，两个或多个通过金属连接件连通的导体管，等等。图4列举了外壳常用的断面图。图7列举了多个零件构成外壳时，不同段外壳之间常用的连接方式。
内杆2也是连续导体，与外壳1同样，内杆2也可以是不同几何形状，断面形状可以是圆形、矩形或者半圆形等等，可以是直杆，可以是弹簧等曲线杆，也可以是多个导体连接在一起的连接件。特殊情况下，腔长测量装置可以不用内杆，通过解调设备对信号解调仍然可以测出需要的参数。图5列举了内杆常用的断面图。图7列举了多个零件构成内杆时，不同段内杆之间常用的连接方式。
第一反射点3和第二反射点4指的是在外壳和内杆的包络范围之内的一些物体，可以是各种形状，可以是不同大小，不同材料，也可以是多个零件的组合。只要能起到反射作用即可。如果反射点是连通外壳和内杆的导体，那么这一点的反射率就会很高，如果不是连通外壳和内杆导体，反射率会低一些。图6列举了反射点常用的断面图，图中阴影部分为反射点。
谐振腔5指的是第一反射点和第二反射点之间，同时在外壳和内杆之间的谐振腔，一般谐振腔内的介质为真空、气体、液体或者固体，如果是固体，那么固体不可以填充到反射点的移动范围内，这样才不会影响反射点的移动。
射频同轴电缆转接头6一般采用SMA接头，也可以是其他接头，射频同轴电缆转接头6的外圈连接外壳1，射频同轴电缆转接头的中心信号针7连接内杆2。此外，射频同轴电缆转接头13一般是公转母接头或者公转公接头。解调设备与微波谐振腔之间的接口不局限于常用的SMA接头或公转公、公转母接头，还可以是其他形式的射频同轴电缆转接头。
矢量网络分析仪或标量微波分析仪9是测量空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射振幅谱或透射振幅谱的设备。
定向耦合器10是为了形成正反馈电路的关键器件。
波形放大器11是为了提高正反馈电路的增抑比的器件。
计频器12是为了测量空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的反射谐振或透射谐振频率。
定向耦合器10、波形放大器11和计频器12共同构成空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的正反馈解调系统，与矢量网络分析仪或标量微波分析仪9同理，都称之为解调设备。
图1是空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的核心原件，包括外壳1、内杆2、第一反射点3、第二反射点4和谐振腔5。
图2(a)和图2(b)分别表示空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔不包括内杆和包括内杆的两种情况，其中，外壳和内杆可以是多种形状，可以是多种导体的连接结构，两个反射点只要在外壳1和内杆2的包络范围内即可。
图4表示常用的外壳1的断面图，可以是圆环、方框或者各种不规则形状，外壳甚至可以是弹簧或者一个圆杆。也可以分成多个导体连接在一起的组合，只要满足连续导体即可。
图5表示常用内杆2的断面图，内杆可以是空心的，也可以实心的，断面可以是多种样式，常用的断面有圆形、矩形和正多边形。内杆2可以是弹簧等空间曲线结构。内杆2也可以分成多个导体连接在一起的组合，只要满足连续导体即可。
图6是常用的反射点3或4的断面图，可以是各种形状。反射点可以是导体，也可以是绝缘体，只要有一分部在外壳1和内杆2的包络范围内即可；反射点可以与外壳和/或内杆接触，也可以不接触。以常用的外壳1是圆筒和内杆是圆杆的情况为例，反射点可以是填充在外壳1和内杆2之间的圆筒体或圆环体，也可以是一个遮盖部分外壳1和内杆2之间空腔的物体，比如图6中的第3、4和5幅图所示的一个小圆杆或者多孔圆片等等。
图7是外壳1或内杆2分段连接以后，外壳与外壳连接，或者内杆与内杆连接处的示意图。图7中画出了常用的是连接方式，包括搭接、错位、嵌套、或者用转轴连接，以及用导体波纹管连接，总之当分段的外壳1或内杆2的不同段之间发生相对移动或转动时，满足外壳1或内杆2的导电连续性即可。
在此基础上，腔长测量装置的常用构造如图8-图12所示。
图8(a)为本发明实施例的反射式腔长测量装置的结构示意图。当没有内杆2时，外壳1与射频同轴电缆转接头6连接。当有内杆2时，外壳1和内杆2都要和射频同轴电缆转接头6连接。3和4分别为第一反射点和第二反射点，如果外壳1和内杆2与射频同轴电缆转接头6连接时，连接处已经带有一定的反射性，可以把这个连接处作为第一反射点。矢量网络分析仪或标量微波分析仪9用来发射和接收微波信号从而判断谐振腔5的长度，也就是第一反射点3和第二反射点4之间的有效距离。
图8(b)是一种特殊的反射式腔长测量装置的结构，振腔的一端与所述射频同轴电缆转接头连接，另一端可以是开放的，可以是密封的，也可以连接一个同轴电缆转接头且该同轴电缆转接头与外壳和内杆是接触的，图8(b)中右端部用的是同轴电缆转接头。以第二反射点4的移动为例，该反射点的移动方式是通过一个零件20的一端固定到第二反射点4上，另一端伸到外壳以外，通过牵引这个零件20的移动带动反射点的移动。由于零件20和第二反射点4连接成为一体，所以零件20与第二反射点4连接处在移动过程中会扫略到外壳的一部分，需要在外壳上被扫略的地方开槽，方便零件20和反射点的移动，同时也不会影响外壳的导电连续性。
腔长测量装置除了上述反射式结构外，还有第一种透射式结构和第二种投射式结构，其中：
第一种透射结构，指的是用两个射频同轴电缆转接头6分别在外壳1和内杆2的两端与外壳1和内杆2连接。当没有内杆2时，指的就是两个射频同轴电缆转接头6分别在外壳1的两端与外壳1连接。
第二种透射结构，指的是射频同轴电缆转接头6在外壳1和内杆2的左端与外壳1和内杆2连接，另一个射频同轴电缆转接头13寄到外壳的壁上，而非在右端部。当没有内杆2时，指的就是射频同轴电缆转接头6在外壳1的左端与外壳1连接，另一个射频同轴电缆转接头13寄到外壳的壁上，而非在右端部。
图9(a)和图9(b)为本发明实施例的第一种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图，其中，图9(a)中的腔长测量装置具有两个反射点，图9(b)中的腔长测量装置具有一个反射点。
本示例中，第一种透射式腔长测量装置带有正反馈环路，也即第一种透射式结构的第一种工况。
具体地，用两个射频同轴电缆转接头6分别连接在外壳1的两端，中间的内杆2可有可无。以有内杆2的情况为例，内杆2连接两端射频同轴电缆转接头6的中心信号针7。在图9(a)中，两个反射点3和4在两个射频同轴电缆转接头6之间；特殊情况下，在图9(b)中，一个反射点3在两个射频同轴电缆转接头6之间，外壳1、内杆2与射频同轴电缆转接头6的连接处可以作为另一个反射点。两个射频同轴电缆转接头6分别通过同轴电缆8连接到定向耦合器10和波形放大器11上，并且将10和11相连，最后把定向耦合器10连接到计频器12上。
图10为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且无环路的腔长测量装置的示意图，本示例中，第一种透射式腔长测量装置无环路，也即第一种透射式结构的第二种工况。
具体地，用两个射频同轴电缆转接头6分别连接在外壳1的两端，中间的内杆2可有可无。以有内杆2的情况为例，内杆2连接两端射频同轴电缆转接头6的中心信号针7。两个反射点3和4在两个射频同轴电缆转接头6之间，特殊情况下，外壳1、内杆2与射频同轴电缆转接头6的连接处可以作为反射点。两个射频同轴电缆转接头6分别通过同轴电缆8连接到矢量网络分析仪或标量微波分析仪9上，构成一个透射的环路。
图11(a)和图11(b)为本发明实施例的第二种透射式且带有正反馈环路的腔长测量装置的示意图，其中，图11(a)中的腔长测量装置具有两个反射点，图11(b)中的腔长测量装置具有一个反射点。
本示例中，第二种透射式腔长测量装置带有正反馈环路，也即第二种透射式结构的第一种工况。
具体地，用一个射频同轴电缆转接头6连接在外壳1的左端，中间的内杆2可有可无。以有内杆2的情况为例，内杆2的左端连接射频同轴电缆转接头6的中心信号针7。在图11(a)中，两个反射点3和4在外壳1和内杆2之间；特殊情况下，在图11(b)中，一个反射点3在外壳1和内杆2之间，外壳1、内杆2与射频同轴电缆转接头6的连接处可以作为另一个反射点。在外壳的某一点固定一个射频同轴电缆转接头13，并且该转接头通过同轴电缆连接到波形放大器11上，射频同轴电缆转接头6通过同轴电缆连接到定向耦合器10上，并且将10和11相连，最后把定向耦合器10连接到计频器12上。
图12为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且无环路腔长测量装置的示意图，本示例中，第二种透射式腔长测量装置无环路，也即第二种透射式结构的第二种工况。
具体地，用一个射频同轴电缆转接头6连接在外壳1的左端，中间的内杆2可有可无。以有内杆2的情况为例，内杆2的左端连接射频同轴电缆转接头6的中心信号针7。两个反射点3和4在外壳1和内杆2之间，特殊情况下，外壳1、内杆2与射频同轴电缆转接头6的连接处可以作为反射点。两个射频同轴电缆转接头6和13分别通过同轴电缆连接到矢量网络分析仪或标量微波分析仪9上，构成一个透射的环路。
实施例二：两种带正反馈环路的位移传感器
位移传感器包括实施例一所述的腔长测量装置，其中，在有两个反射点的情况下，所述微波谐振腔的腔长变化量表征所述第二反射点相对于所述第一反射点的位移。在只有一个反射点的情况下，通过测量正反馈环路的周长来得出位移量的大小。位移传感器也是倾斜仪的基础，可以说，倾斜仪是位移传感器的一种特殊形式。
1)有两个反射点的位移传感器
有两个反射点的位移传感器是基于固定的外壳1和内杆2，通过一个端部有反射点的套筒套在内杆2上前后移动来改变腔长。关于测量方式，可以采用反射式、基于第二种透射且带有正反馈环路的方式和基于第二种透射且无环路的方式来测量位移的大小。这里只讨论基于第二种透射且带有正反馈环路的方式的工况。
在一实施方式中，两个反射点3和4都是连通外壳1和内杆2的导体，其中反射点4和套筒21以及探杆22可以是一个一种材料的整体零件，也可以是不同材料连接而成的组合零件。这样两个反射点之间可以构成谐振腔5。在另一实施方式中，两个反射点3或4不是连通外壳1和内杆2的导体，甚至反射点3和4本身的材料是绝缘体，这样反射率会有所降低，但是不影响传感器的工作性能。
具体连接的时候，在有内杆的情况下，外壳1要和同轴电缆转接头6的外圈连接，内杆2要和同轴电缆转接头6的中心信号针7连接，反射点3可以与外壳和内杆连接，反射点3和4可以是图6所示的各种结构以及其他各种形状，可以是各种材料。位移传感器的探杆22带动反射点4发生移动时，两个反射点之间的腔长发生改变，从而使得振幅谱发生变化，通过振幅谱的变化规律反映位移的规律。
图13为本发明实施例的有两个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的位移传感器的示意图。解调系统包括定向耦合器10、波形放大器11和计频器12。当反射点3和4之间的距离改变时，信号通过同轴电缆和同轴电缆转接头6进入外壳1和内杆2之间，通过两个反射点3和4以后，得到的信号通过同轴电缆转接头13，再进入解调系统14进行分析。
2)只有一个反射点的位移传感器
图14为本发明实施例的只有一个反射点的第二种透射式且带有正反馈环路的位移传感器的示意图。解调系统与有两个反射点的位移传感器的工况相同，区别是只有一个反射点，测量出来的腔长指得是正反馈环路的周长，而不是两个反射点之间的距离。因为位移的变化量正好是正反馈环路的周长的变化量，所以可以通过正反馈环路的周长来反映位移。
实施例三：倾斜仪的结构原理
倾斜仪和位移传感器的区别，就是将其一个反射点变成受到倾斜影响可以发生移动的点。一般使用一个重物(质量块)来实现，重物的一个端面即为反射面。采用反射式或透射式结构，可以使用两个反射点，第一反射点是固定点，第二反射点即为重物靠近第一个反射点的那个面。当采用透射式且带有正反馈环路时，可以只有一个反射点，该反射点即为重物的一个面，这样测出的长度即为正反馈环路的周长。无论哪种结构，重物受到倾斜影响发生移动后，腔长会发生改变，通过腔长的改变了即可确定倾斜角度。由于外壳内部空间有限，所以在外壳的一个地方开口，向上方接一个顶部闭合下方开口的容纳腔，容纳腔顶部可以固定柔性绳或弹性杆，重物可以通过柔性绳或弹性杆固定到容纳腔的顶部。
1)非接触工况：非接触指的外壳和内杆之间没有发生短路，即没有导体直接连接。测量倾斜的原理是基于倾斜后，使用N1根柔性绳悬挂一个水平杆放置的重物，一般用两根等长的柔性绳左右放置，两根柔性绳固定在伸到外壳以外的腔体的顶部，内杆可以通过重物中心孔且不接触到重物，其中相同的两个柔性绳与顶部的连接点之间的间距和其与重物的连接点之间的间距相等，而且两个绳长相等，所以无论如何倾斜，两根柔性绳始终平行。当腔体的顶部呈水平放置时，任意两个柔性绳与顶部、重物相连接的四个连接点之间构成一个矩形，是一个几何可变体系；且此时第一反射面始终垂直于内杆或外壳的轴线，此时的谐振腔长记为d1。一旦该倾斜仪发生倾斜，任意两个柔性绳与腔体顶部、重物相连接的四个连接点之间构成一个平行四边形，水平杆始终平行于腔体顶部，而重物会随着倾斜仪发生倾斜，此时第一反射面仍旧垂直于外壳或内杆的轴线，由此可知此时的谐振腔长会发生变化，记为d1'。
假设悬挂重物的柔性绳的长度是l1，倾斜后，谐振腔长的变化量是：△d＝d1'-d1，那么被测物体发生的倾角θ1就是：当倾角很小时，
图15为本发明实施例中使用柔性绳和重物阻尼的结构示意图，一般用两根等长、平行且沿着长度方向排布的柔性绳悬吊重物，这样可以保证无论多大的倾角，重物的端面都始终垂直于内杆的轴线。当然，也可以使用一根或多根绳，也可以按照不同的排布方式。在此基础上，使用柔性绳时，如果周围的环境存在振动，可以在重物下方放置可以防止重物发生振动的阻尼，例如在重物下方固定一个可以插入阻尼液的物体，如图15所示，在外壳底部重物下方可以做一个槽，槽内放置阻尼液。还可以使用电磁阻尼等其他方式防止重物的摆动。
图16(a)为本发明实施例中弹性杆两端是铰接的结构示意图，当悬挂重物使用弹性杆时，如果弹性杆与重物和腔体顶部的连接均为铰接时，那么与使用柔性绳的工况是相同的；图16(b)为本发明实施例中弹性杆两端是刚结的结构示意图，如果弹性杆与重物和腔体顶部的连接存在刚接时，那么同样的倾斜角度，谐振腔长的改变量与弹性杆的抗弯刚度(EI)和重物的质量均有关，其中E是弹性杆的弹性模量，I是弹性杆在弯曲方向的惯性矩，需要通过标定来得到。在弹性杆与腔体顶部和重物均刚接的情况下，可以只使用一个弹性杆连接顶部和重物即可，这样方便标定和测试。重物下方同样可以使用阻尼防止振动。
2)接触工况：该工况与非接触的工况的区别，就是非接触工况没有在外壳和内杆之间形成短路，接触工况是在外壳和内杆之间形成短路，即有导体直接将外壳和内杆连接。这里用到一种特殊的结构，即在内杆和外壳底部均开槽，可以盛放导电液体，还有固定在重物上的金属零件，该金属零件是一个整体，至少有两个凸起的部分，其中有一个凸起部分可以插入内杆槽内的导电液体中，另一个凸起部分可以插入外壳底部槽内的导电液体中，这样就实现了外壳和内杆之间的短路。重物与柔性绳或弹性杆的连接与非接触工况均相同。本方案的优点是精度比非接触工况要高。
实施例四：基于反射式和透射式的倾斜仪
当有两个反射点时，本实施例列举的第一个反射点作为固定点，第二个点作为可移动的反射点的工况。当然，两个反射点的位置可以互换。
1)基于反射式的倾斜仪
在一实施方式中，两个反射点3和4都是连通外壳1和内杆2的导体，两个反射点之间可以构成谐振腔5。在另一实施方式中，两个反射点3或4不是连通外壳1和内杆2的导体，甚至反射点3和4本身的材料是绝缘体，这样反射率会有所降低，但是不影响传感器的工作性能。需要注意的是，外壳1和内杆2端部的密封装置15，可以是导体，可以是绝缘体，可以是闭合或者非闭合结构，也可以是作为端部的同轴线缆转接头。
具体连接的时候，在有内杆的情况下，外壳1要和同轴电缆转接头6的外圈连接，内杆2要和同轴电缆转接头6的中心信号针7连接，反射点3可以与外壳和内杆连接，反射点3和4可以是图6所示的各种结构以及其他各种形状，可以是各种材料。重物33带动反射点4发生移动时，两个反射点之间的腔长发生改变，从而使得振幅谱发生变化，通过振幅谱的变化规律反映倾斜的规律。
图17为本发明实施例的反射式倾斜仪的示意图。
传感器的整体结构和解调仪器同实施例一中的反射式腔长测量装置。将重物的一个端面作为第一个反射点，这样发生倾斜后，被柔性绳或弹性杆悬吊起来的重物会发生移动，从而改变谐振腔长。
2)基于第一种透射式的倾斜仪
图18和图19(a)以及图19(b)为本发明实施例的第一种透射式倾斜仪的示意图，两个射频同轴电缆转接头在外壳和内杆的两端。
图18为本发明实施例的有两个反射点的第一种透射式且无环路的倾斜仪的示意图，其中，空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第二端连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
图19(a)和图19(b)是第一种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪，共有两种结构形式。其中，图19(a)为有两个反射点的结构，重物的左端面是第二个反射点，测出的谐振腔长为两个反射点之间的等效距离；当第二个反射点发生移动后，两个反射点之间的等效腔长发生变化，信号通过同轴电缆和同轴电缆转接头6进入外壳1和内杆2之间，通过反射点3以后，得到的信号通过同轴电缆转接头13，再进入带有正反馈环路情况下的定向耦合器10、波形放大器11和计频器12所构成的解调系统进行分析。图19(b)为只有一个反射点的结构，即重物的左端面是第二个反射点，测出的腔长时正反馈环路的周长。当第二个反射点发生移动后，环路的周长改变时，信号通过同轴电缆和同轴电缆转接头6进入外壳1和内杆2之间，通过反射点3以后，得到的信号通过同轴电缆转接头13，再进入带有正反馈环路情况下的定向耦合器10、波形放大器11和计频器12所构成的解调系统进行分析。
3)基于第二种透射式的倾斜仪
图20和图21(a)以及图21(b)为本发明实施例的第二种透射式倾斜仪的示意图，一个射频同轴电缆转接头在外壳和内杆的端部，另一个转接头在外壳壁上。
图20为本发明实施例的第二种透射式且无环路的倾斜仪的示意图。空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的外壳壁连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
图21(a)和图21(b)是第二种透射式且带有正反馈环路的倾斜仪的示意图，共有两种结构形式。其中图21(a)为有两个反射点的结构，重物的左端面是第二个反射点，测出的谐振腔长为两个反射点之间的等效距离；当第二个反射点发生移动后，两个反射点之间的等效腔长发生变化，信号通过同轴电缆和同轴电缆转接头6进入外壳1和内杆2之间，通过反射点3以后，得到的信号通过同轴电缆转接头13，再进入带有正反馈环路情况下的定向耦合器10、波形放大器11和计频器12所构成的解调系统进行分析。图21(b)为只有一个反射点的结构，即重物的左端面是第二个反射点，测出的腔长时正反馈环路的周长。当第二个反射点发生移动后，环路的周长改变时，信号通过同轴电缆和同轴电缆转接头6进入外壳1和内杆2之间，通过反射点3以后，得到的信号通过同轴电缆转接头13，再进入带有正反馈环路情况下的定向耦合器10、波形放大器11和计频器12所构成的解调系统进行分析。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (18)
1.一种倾斜仪，其特征在于，所述倾斜仪包括：位移传感器、柔性绳或弹性杆、重物；所述重物固定在所述柔性绳或弹性杆的底部并位于所述位移传感器的主体中，其中，
所述位移传感器包括第一反射点和所述第二反射点，所述第一反射点固定在所述位移传感器的主体中或者将所述位移传感器中的射频同轴电缆转接头与外壳和内杆连接处作为所述第一反射点；所述重物的一个端面作为所述第二反射点；当倾斜角度发生变化时，所述重物在重力作用下在所述位移传感器的主体中移动，导致所述第二反射点发生移动，从而使得基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离变化量确定所述倾斜角度；
或者，
所述位移传感器包括正反馈环路，如果所述正反馈环路中仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则当倾斜角度发生变化时，所述重物在重力作用下在所述位移传感器的主体中移动，导致所述正反馈环路的周长发生变化，基于所述正反馈环路的周长变化量确定所述倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的倾斜仪，其特征在于，所述位移传感器包括：微波谐振腔、解调设备；其中，
所述微波谐振腔包括空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔，以及位于所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔内部的反射点。
3.根据权利要求2所述的倾斜仪，其特征在于，所述位移传感器为反射式位移传感器，在所述反射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的一端连接至射频同轴电缆转接头，所述射频同轴电缆转接头通过同轴电缆连接至所述解调设备；所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的另一端为开放结构、或者密封结构、或者连接另一个射频同轴电缆转接头；
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
当有正反馈环路时，如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述正反馈环路周长的变化量确定所述倾斜角度。
4.根据权利要求2所述的倾斜仪，其特征在于，所述位移传感器为第一种透射式位移传感器，在所述第一种透射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第二端连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
5.根据权利要求2所述的倾斜仪，其特征在于，所述位移传感器为第二种透射式位移传感器，在所述第二种透射式位移传感器中：
所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的第一端连接至第一射频同轴电缆转接头，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的外壳壁连接至第二射频同轴电缆转接头，所述第一射频同轴电缆转接头与所述第二射频同轴电缆转接头之间通过同轴电缆连接所述解调设备。
6.根据权利要求4或5所述的倾斜仪，其特征在于，所述位移传感器为所述第一种透射式位移传感器或所述第二种透射式位移传感器时，所述位移传感器至少具有以下模式：正反馈环路模式、无环路模式；其中，
所述无环路模式是指所述位移传感器不包括正反馈环路；
所述正反馈环路模式是指所述位移传感器包括正反馈环路；
其中，在所述正反馈环路中可具有两个反射点、或者一个反射点、或者没有反射点；当所述正反馈环路只有一个反射点或者没有反射点时，所述解调设备用于测量所述正反馈环路的周长；在位移传感器中或者倾斜仪中，所述正反馈环路可只有一个反射点。
7.根据权利要求6所述的倾斜仪，其特征在于，如果所述位移传感器包括正反馈环路，则在所述正反馈环路中：
如果所述正反馈环路包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
如果所述正反馈环路仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述正反馈环路的周长变化量确定所述倾斜角度。
8.根据权利要求6所述的倾斜仪，其特征在于，如果所述位移传感器不包括正反馈环路，则：
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括所述第一反射点和所述第二反射点，则基于所述第一反射点和所述第二反射点之间的相对距离确定所述倾斜角度；
如果所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔仅包括所述重物的一个端面所形成的反射点，则基于所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔的腔长变化量确定所述倾斜角度。
9.根据权利要求2所述的倾斜仪，其特征在于，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括：外壳、或者外壳加内杆；其中，所述外壳由连续导体形成，所述内杆由连续导体形成。
10.根据权利要求9所述的倾斜仪，其特征在于，所述空心同轴电缆-法布里珀罗谐振腔包括外壳加内杆的情况下，所述外壳和所述内杆之间没有电导通；或者，所述外壳和所述内杆之间电导通。
11.根据权利要求10所述的倾斜仪，其特征在于，所述壳和所述内杆之间通过所述重物实现电导通；其中，
所述内杆和所述外壳的底部均开槽，所述槽内装有导电液体；所述重物上固定有金属零件，所述金属零件至少包括两个凸起，其中一个凸起插入内干槽内的导电液体中，另一个凸起插入外壳槽内的导电液体中。
12.根据权利要求9所述的倾斜仪，其特征在于，所述重物的下方放置可以防止所述重物发生振动的阻尼结构，其中，所述阻尼结构至少包括液体阻尼、磁铁阻尼。
13.根据权利要求12所述的倾斜仪，其特征在于，所述阻尼结构为：所述外壳的底部开槽，所述槽内装有阻尼液，所述重物的下方伸出一物体且该物体位于所述阻尼液中。
14.根据权利要求2所述的倾斜仪，其特征在于，所述重物通过两根或多跟柔性绳或弹性杆固定于所述位移传感器内部，所述柔性绳或弹性杆固定在伸到外壳以外的腔体的顶部；其中，
如果所述重物通过柔性绳固定于所述位移传感器内部，则当倾斜角度发生变化时，因所述重物的移动导致的腔长变化量是倾角和绳长的函数；
如果所述重物通过弹性杆固定于所述位移传感器内部，则当倾斜角度发生变化时，因所述重物的移动导致的腔长变化量是倾角、杆长、重物质量和弹性杆刚度的函数。
15.根据权利要求14所述的倾斜仪，其特征在于，所述重物通过两根等长、平行且沿着所述内杆的轴线方向排布的柔性绳悬吊，所述重物的端面始终垂直于所述内杆的轴线；或者，所述重物通过一根或多根柔性绳悬吊。
16.根据权利要求9所述的倾斜仪，其特征在于，所述重物与所述外壳和所述内杆均不接触，所述重物通过所述柔性绳或弹性杆悬吊在外壳和内杆之间；其中，当所述外壳和所述内杆为圆形或者矩形时，所述重物是一个闭合的环形体或者非闭合体。
17.根据权利要求14所述的倾斜仪，其特征在于，如果通过所述弹性杆吊起所述重物，则所述弹性杆与容纳腔顶部和重物的连接处为刚接或者铰接。
18.根据权利要求1至17任一项所述的倾斜仪，其特征在于，如果通过柔性绳或者弹性杆悬吊两个或多个重物，且重物与外壳和内杆之间没有电导通，则所述倾斜仪对倾斜角度进行分布式测量。
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| CN115685973A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-02-03 | 中国铁路沈阳局集团有限公司苏家屯机务段 | 司机控制器的检测系统及检测方法、检测装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103499274A (zh) * | 2013-10-16 | 2014-01-08 | 华滋奔腾（苏州）安监仪器有限公司 | 一种同轴电缆传感器及其制作方法和使用方法 |
| CN209102067U (zh) * | 2018-03-12 | 2019-07-12 | 江苏弘开传感科技有限公司 | 一种倾斜仪 |
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2018
- 2018-03-12 CN CN201810199307.7A patent/CN110487248A/zh active Pending
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