CN111256660A - 一种水平仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平仪及其测量方法，该水平仪通过对容纳腔的结构进行设计，使重力球在第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触，保证在任意角度的倾斜时，重力球的压力仅作用于两个表面上，相较于同时与多个表面接触而言可以极大的减少计算量，并且在容纳腔的上下表面和容纳腔的左右表面均设置有压力传感器，在重力球在对应的表面产生压力作用时，检测各表面所受到的压力转化为电信号提供给数据采集处理电路；经处理后进行显示。本发明实施例提供的水平仪相较于相关技术而言可以适用于较宽泛角度范围的测量，并且不受外界环境温度的影响，易携带。

Description

一种水平仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及水平测量技术领域，尤指一种水平仪及其测量方法。

背景技术

水平仪作为一种测量工具，在工业、建筑业、军工业等各大行业的应用越来越广泛。例如，电视机及显示器制造行业中，经常需要测试整机在平放时，左右顶角的高度差，以据此进行调整，满足整机测试的需求。

相关技术中，通过测量左顶角到平面的高度及右顶角到平面的高度，求取差值得到高度差。由于手动测量点到平面的距离无法保证绝对垂直，故测量存在很大误差，求得的最终高度差也存在很大的误差。目前的气泡水平仪及摆式水平仪可测得倾斜角度，但是两种水平仪的适用角度范围小，气泡水平仪受温度的影响较大，摆式水平仪的体积较大，不易携带。

因此，如何提高水平仪的适用范围是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种水平仪及其测量方法，不仅可以适用于小角度测量，也可以适用于大角度测量，并且不易受外界环境影响，易携带。

一方面，本发明实施例提供了一种水平仪，包括：测量本体、数据采集处理电路和输出电路；

所述测量本体包括：倾斜角测量结构，所述倾斜角测量结构包括容纳腔以及位于所述容纳腔内可移动的重力球；

所述容纳腔包括在第一方向上相对设置的两个表面，在第二方向上相对设置的两个表面，在第三方向上相对设置的两个表面，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向均相互垂直；

所述容纳腔被配置为使所述重力球在所述第一方向上相对设置的两个表面和所述第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使所述重力球不与所述第三方向上相对设置的两个表面接触；

在所述第一方向上相对设置的两个表面和所述第二方向上相对设置的两个表面的每个表面均设置有压力传感器，所述压力传感器被配置为在所述重力球产生压力作用于对应的表面时，检测各表面所受到的压力转化为电信号传输给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路被配置为根据获取到的所述电信号，确定待测量物体的倾斜角，并将所述倾斜角的数据传输给所述输出电路；

所述输出电路被配置为接收所述倾斜角的数据，并进行输出。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述测试本体还包括：在所述第一方向上，位于所述测量本体至少一端的伸缩部，所述伸缩部与所述测量本体在所述第一方向上可伸缩设置；

位移变送电路，所述位移变送电路被配置为根据所述伸缩部的伸缩量，确定所述伸缩部的伸缩长度，并将所述伸缩长度提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路还被配置为获取所述伸缩长度，并根据所述伸缩长度、所述测量本体在所述第一方向上的长度和所述倾斜角，确定所述待测量物体在所述第一方向上两端的高度差，并将所述高度差提供给所述输出电路；

所述输出电路还被配置为接收所述高度差对应的数据，并进行输出。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述数据采集处理电路包括：压力处理子电路，运算处理子电路，数字显示处理子电路；

所述压力处理子电路被配置为获取位于各表面的所述压力传感器采集的所述电信号，并根据所述电信号确定各表面所受压力；

所述运算处理子电路被配置为根据各表面所受压力以及所述压力与所述倾斜角的函数关系，确定所述待测量物体的所述倾斜角；

所述数字显示处理子电路被配置为将所述倾斜角的数据传输给所述输出电路。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述容纳腔在平行于第二方向和第三方向上的截面为圆形，且所述第三方向相对设置的两个表面在所述截面沿所述第三方向上的中心轴两侧预设距离内存在缺口；

所述截面的直径大于所述重力球的直径，且所述截面的圆心所在位置与所述测量本体在所述第三方向上的中心轴互不重叠。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述截面直径比所述重力球直径大1mm～3mm。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，在所述第一方向上，所述测量本体的两端均包括所述伸缩部。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述伸缩部具有尺寸刻度。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述位移变送子电路为磁致伸缩位移变送器。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪中，所述输出电路包括：显示器。

另一方面，本发明实施例还提供了一种水平仪的测量方法，包括：

将所述水平仪放置在所述待测量物体上；

各所述压力传感器将获取到的所述电信号提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路根据所述电信号，确定所述待测量物体的倾斜角，并将所述倾斜角提供给所述输出电路；

所述输出电路接收所述倾斜角对应的数据，并进行输出。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪的测量方法中，所述数据采集处理电路根据所述电信号，确定所述待测量物体的倾斜角，具体包括：

所述压力处理子电路获取位于各表面的所述压力传感器采集的所述电信号，并根据所述电信号确定各表面所受压力；

所述运算处理子电路根据各表面所受压力以及预设所述压力与所述倾斜角的函数关系，确定所述待测量物体的所述倾斜角；

所述数字显示处理子电路将所述倾斜角转化为对应的待输出数据。

在一种可能的实施方式中，在本发明实施例提供的水平仪的测量方法中，还包括：

调节所述伸缩部，使所述伸缩部远离所述测量本体的一端位于所述待测量物体的端部；

所述位移变送电路根据所述伸缩部的伸缩量，确定所述伸缩部的伸缩长度，并将所述伸缩长度提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路获取所述伸缩长度，并根据所述伸缩长度、所述测量本体在所述第一方向上的长度和所述倾斜角，确定所述待测量物体在所述第一方向上两端的高度差，并将所述高度差提供给所述输出电路；

所述输出电路接收所述高度差对应的数据，并进行输出。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供了一种水平仪及其测量方法，该水平仪包括：测量本体、数据采集处理电路和输出电路；所述测量本体包括：倾斜角测量结构，所述倾斜角测量结构包括容纳腔，以及位于所述容纳腔内的重力球，所述重力球在所述容纳腔内可移动设置；通过对容纳腔的结构进行设计，使重力球在第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触，保证在任意角度的倾斜时，重力球的压力仅作用于两个表面上，相较于同时与多个表面接触而言可以极大的减少计算量，并且在容纳腔的第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面的每个表面均设置有压力传感器，在重力球在对应的表面产生压力作用时，检测各表面所受到的压力转化为电信号提供给数据采集处理电路；数据采集处理电路经过计算和数据转化之后，将处理结果提供给输出电路，以展示给测量者，作为调整依据。本发明实施例提供的水平仪相较于相关技术中的水平仪而言可以适用于较宽泛角度范围的测量，并且不受外界环境温度的影响，易携带。

附图说明

图1为本发明实施例提供的水平仪的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的倾斜角测量结构的剖面结构示意图；

图3为图1所示水平仪的测量原理结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种压力传感器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的水平仪的结构示意图之一；

图6为图5所示水平仪的测量原理结构示意图；

图7为本发明实施例提供的水平仪的测量方法的流程图。

具体实施方式

基于相关技术中的水平仪仅适用于小角度测量，且存在环境适应性差、便携性差的问题，本发明实施例提供了一种水平仪及其测量方法。为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的一种水平仪及其测量方法的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另外定义，本发明使用的技术用语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

附图中各部件的形状和大小不反应真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

具体地，本发明实施例提供了一种水平仪，如图1和图2所示，包括：测量本体1、数据采集处理电路(在图中未示出)和输出电路2；

该测量本体1包括：倾斜角测量结构11，倾斜角测量结构11包括容纳腔111以及位于容纳腔111内可移动的重力球112；

该容纳腔111包括在第一方向上相对设置的两个表面(左表面a1，右表面a2)，在第二方向上相对设置的两个表面(上表面a3，下表面a4)，在第三方向上相对设置的两个表面(前表面a5，后表面a6)，其中，第一方向、第二方向和第三方向均相互垂直；

该容纳腔被111配置为使重力球112在第一方向上相对设置的两个表面(左表面a1，右表面a2)和第二方向上相对设置的两个表面(上表面a3，下表面a4)上滑动，并且使重力球112不与第三方向上相对设置的两个表面(前表面a5，后表面a6)接触；

在第一方向上相对设置的两个表面(左表面a1，右表面a2)和第二方向上相对设置的两个表面(上表面a3，下表面a4)的每个表面均设置有压力传感器113，该压力传感器113被配置为在重力球112产生压力作用于对应的表面时，检测各表面所受到的压力转化为电信号传输给数据采集处理电路；

该数据采集处理电路被配置为根据获取到的电信号，确定待测量物体的倾斜角，并将倾斜角的数据传输给输出电路2；

该输出电路2被配置为接收倾斜角的数据，并进行输出。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，通过对容纳腔的结构进行设计，使重力球在第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触，保证在任意角度的倾斜时，重力球的压力仅作用于两个表面上，相较于同时与多个表面接触而言可以极大的减少计算量，并且在容纳腔的第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面均设置有压力传感器，在重力球在对应的表面产生压力作用时，检测各表面所受到的压力转化为电信号提供给数据采集处理电路；数据采集处理电路经过计算和数据转化之后，将处理结果提供给输出电路，以展示给测量者，作为调整依据。本发明实施例提供的水平仪相较于相关技术中的水平仪而言可以适用于较宽泛角度范围的测量，并且不受外界环境温度的影响，易携带。

其中，该测量本体除了包括倾斜角测量结构以外，还包括位于倾斜角测量结构至少一侧的延伸区域，数据采集处理电极和输出电路可以位于该延伸区域内。图1示意该输出电路为显示器为例进行示意的，当然该输出电路还可以为其他装置，如语音播放器进行语音播报，通信装置将输出结构提供给外部终端进行查看等，可根据实际情况进行选择，在此不作具体限定。

需要说明的是，该水平仪通过对容纳腔的结构进行设计，使重力球不与容纳腔的前后表面接触，是为了在水平仪的测量过程中，不论倾斜角度的大小，该重力球仅在两个表面上施加压力，如该水平仪向左倾斜的角度小于等于90°时，该重力球与下表面和左表面接触，当向左倾斜的角度大于90°时，则该重力球与左表面和上表面接触，通过对受力表面产生的压力进行计算即可得到待测量物体的倾斜角度，若不设置该限位结构该重力球可能会出现与三个表面接触的情况，增加受力分析和计算难度。

由于该重力球不存在与前后表面接触的情况，因此则无需在前后表面设置对应的压力传感器，仅在上下表面和左右表面设置压力传感器即可满足测量需求。

倾斜角测量结构的测量原理如图3所示，水平仪向左倾斜θ角时(即逆时针倾斜)，该重力球112受到重力G、下表面a2的支撑力F_n1和左表面a5的支撑力F_n2，具体为：

F_n1＝G·cosθ；

F_n2＝G·sinθ；

其中，重力球所受到的下表面的支撑力与下表面受到重力球的压力是相互作用力，重力球所受到的左表面的支撑力与左表面受到重力球的压力是相互作用力，因此，可以通过获取下表面和左表面对应的压力传感器获取的压力值，根据上述公式计算出水平仪的倾斜角度，即待测量物体的倾斜角度。

需要说明的是，图3是以水平仪向左倾斜为例进行说明的，水平仪向右倾斜时其原理与上述相同，在此不再赘述。

其中，为了减小重力球与各表面的摩擦，可以由摩擦系数小且有热稳定性强的金属材料制成，例如，可以为由纯铜制成，其表面粗糙度为Ra0.8，其质量不超过100g。当然也可以为其他参数的重力球，可根据实际使用情况进行选择，在此不作具体限定。

进一步的，为使测量更为准确，后续可引进相关最优化算法，将两个压力传感器(下表面对应的压力传感器和左表面对应的压力传感器)的数据利用，如图3时的测量状态，有更精确的偏移角

为：

函数f的运算逻辑为：

Do：

y＝f(x₁,x₂)；

If：

(x₁/ave(x₁+x₂)<0.01&x₂/ave(x₁+x₂)<0.01)；

Then：

y＝min(x₁,x₂)；

If else：

y＝ave(x₁+x₂)；

end；

其中，y表示

x₁表示

x₂表示

ave(x₁+x₂)表示x₁与x₂的平均值，min(x₁,x₂)表示x₁与x₂中的最小值。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该压力传感器可以由高精度电阻应变片作为力测量元件，电阻应变片载体优选的为全不锈钢材质，且压力传感器带过载保护功能，在外形上，如下图4所示，包含基座载体113a，电阻应变片113b，信号线113c，在基座载体113a上，预留螺纹孔113d作为压力传感器与测量本体的连接部位，并用螺母将压力传感器固定在测量本体上。在本实施例中，基座载体113a长A＝20mm，宽B＝16mm，高H＝5mm。

其中，压力传感器的参数可以如下表所示：

需要说明的是，上述压力传感器仅是关于压力传感器的一个具体实施例，本发明还可以采用任一种能够实现上述测量原理的压力传感器，具体根据实际使用情况进行选择，在此不作具体限定。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该容纳腔在平行于第二方向和第三方向上的截面为圆形，且第三方向相对设置的两个表面在截面沿第三方向上的中心轴两侧预设距离内存在缺口；

该截面的直径大于重力球的直径，且截面的圆心所在位置与测量本体在第三方向上的中心轴互不重叠。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，通过对容纳腔的结构进行设置可以使重力球在容纳腔内与上下表面和左右表面均为点接触，并且保证重力球不与前后表面接触。

其中，容纳腔存在的缺口是以截面沿第三方向的中心轴呈轴对称设置的，具体该缺口在第二方向上的延伸尺寸可根据实际需要进行选择，以能够保证重力球不与第三方向相对设置的两个表面相接触为准，具体尺寸在此不作具体限定。

需要说明的是，在本发明实施例提供的水平仪中，该容纳腔的结构并不仅限于上述实施例的结构，该容纳腔设置的目的为使重力球在第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触，还可以将容纳腔设置为椭球形，其在第三方向上的截面为椭圆形，且该椭圆形的长轴的延伸方向与第三方向相同，通过该种设置也可以使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触。因此，本发明实施例提供的容纳腔的结构并不仅限于上述两种，还可以是其他任何能够实现该容纳腔作用的结构，可根据实际需要进行设计，在此不作具体限定。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该截面直径可以比重力球直径大1mm～3mm。即在安装重力球时，该重力球与左右表面之间分别保持至少0.5mm、至多1.5mm的距离，以满足测量需求。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该数据采集处理电路包括：压力处理子电路，运算处理子电路，数字显示处理子电路；

压力处理子电路被配置为获取位于各表面的压力传感器采集的电信号，并根据电信号确定各表面所受压力；

运算处理子电路被配置为根据各表面所受压力以及预设压力与倾斜角的函数关系，确定待测量物体的倾斜角；

数字显示处理子电路被配置为将倾斜角的数据传输给输出电路。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，压力传感器将各表面产生的压力转化为电信号，并将该电信号提供给压力处理子电路，压力处理子电路将该电信号转化为数字信号，便于运算处理子电路进行计算，其函数关系以及计算过程已经在上述实施例中进行说明，在此不再赘述。获得倾斜角的计算结果之后，数字显示处理子电路将该计算结果转化为用于显示的数据或者用于提供给测量者的其他形式的数据，然后提供给输出电路。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，如图5和图6所示，该水平仪还包括：在第一方向上，位于测量本体1至少一端的伸缩部3，伸缩部3与测量本体1在第一方向上可伸缩设置；

位移变送电路(在图中未具体示出)，该位移变送电路被配置为根据伸缩部3的伸缩量，确定伸缩部3的伸缩长度(L₁和/或L₂)，并将伸缩长度提供给数据采集处理电路；

该数据采集处理电路还被配置为获取伸缩长度(L₁和/或L₂)，并根据伸缩长度(L₁和/或L₂)、测量本体1在第一方向上的长度L和倾斜角θ，确定待测量物体在第一方向上两端的高度差△h，并将高度差△h提供给输出电路；

该输出电路还被配置为接收高度差对应的数据，并进行输出。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，以测量本体的左右两端均设置有伸缩部为例，当伸缩部进行伸缩时，位移变送电路可以根据两端的伸缩量确定伸缩部的伸缩长度，则可以根据预先确定的测量本体的长度和倾斜角的大小确定待测量物体在第一方向上两端的高度差△h，具体为：

Δh＝(L+L₁+L₂)·sinθ。

其中，位移变送电路可以将确定的伸缩部的伸缩长度提供给运算处理子电路，该运算处理子电路根据上述公式计算出△h，并将计算结果提供数字显示处理子电路，该数字显示处理子电路将其转化为提供给测量者的数据后，提供给输出电路。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，通过伸缩部和位移变送电路的设置，在伸缩部相对于测量本体出现伸缩量时，位移变送电路可以确定伸缩部的伸缩长度，从而提供给运算处理子电路进行计算。与相关技术中的水平仪需要人为测量待测量物体的长度相比，本发明实施例提供的水平仪可以避免人为测量误差的存在，从而有利于更加精确的计算出待测量物体在第一方向上两端的高度差。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，如图5和图6所示，在第一方向上，测量本体1的两端均包括伸缩部3。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，该伸缩部可以由直线电机、丝杠传动、电动推杆、手动驱动中的任一种驱动方式进行伸缩驱动，两端所设置的伸缩部可以同步或非同步进行伸缩，在此不作具体限定。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该伸缩部还可以具有尺寸刻度。以便测量者可以更加直观的确定伸缩部的伸缩长度，可以及时发现具有较大误差的测量数据，保证测量数据的准确性。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪中，该位移变送子电路可以为磁致伸缩位移变送器。

具体地，在本发明实施例提供的水平仪中，该磁致伸缩位移变送器的结构可以安装于测量本体上(长度为L)，磁致伸缩位移变送器的拾能线圈安装位置即为绝对零点，测杆与伸缩杆同心，磁致伸缩线安装于测杆中，测杆由阶梯式的伸缩杆制成，其最大距离为伸缩部的伸缩量程，在伸缩部的端头装配位置磁铁，由于位置磁铁随伸缩杆变化，该磁致伸缩会产生应变机械波脉冲信号，通过磁致伸缩位移变送器自身的运算及信号处理电路，便能确定伸缩距离L₁和/或L₂。

需要说明的是，上述实施例是以磁致伸缩位移变送器为例进行说明的，但是本发明并不仅限于适应磁致伸缩位移变送器，还可以为其他任何能够实现上述功能的位移变送电路，在此不作具体限定。

基于同一发明构思，如图7所示，本发明实施例还提供了一种水平仪的测量方法，包括以下步骤：

步骤S701、将水平仪放置在待测量物体上；

步骤S702、各压力传感器将获取到的电信号提供给数据采集处理电路；

步骤S703、数据采集处理电路根据电信号，确定待测量物体的倾斜角，并将倾斜角提供给输出电路；

步骤S704、输出电路接收倾斜角对应的数据，并进行输出。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪侧测量方法中，数据采集处理电路根据电信号，确定待测量物体的倾斜角，具体包括：

压力处理子电路获取位于各表面的压力传感器采集的电信号，并根据电信号确定各表面所受压力；

运算处理子电路根据各表面所受压力以及预设压力与倾斜角的函数关系，确定待测量物体的倾斜角；

数字显示处理子电路将倾斜角转化为对应的待输出数据。

可选地，在本发明实施例提供的水平仪侧测量方法中，还包括：

调节伸缩部，使伸缩部远离测量本体的一端位于待测量物体的端部；

位移变送电路根据伸缩部的伸缩量，确定伸缩部的伸缩长度，并将伸缩长度提供给数据采集处理电路；

数据采集处理电路获取伸缩长度，并根据伸缩长度、测量本体在第一方向上的长度和倾斜角，确定待测量物体在第一方向上两端的高度差，并将高度差提供给输出电路；

输出电路接收高度差对应的数据，并进行输出。

其中，本发明实施例提供的水平仪的测量方法的具体实施例已经在上述水平仪的实施例中进行了详细的阐述，可参见上述实施例进行实施，在此不再赘述。

本发明实施例提供了一种水平仪及其测量方法，该水平仪包括：测量本体、数据采集处理电路和输出电路；所述测量本体包括：倾斜角测量结构，所述倾斜角测量结构包括容纳腔，以及位于所述容纳腔内的重力球，所述重力球在所述容纳腔内可移动设置；通过对容纳腔的结构进行设计，使重力球在第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使重力球不与第三方向上相对设置的两个表面接触，保证在任意角度的倾斜时，重力球的压力仅作用于两个表面上，相较于同时与多个表面接触而言可以极大的减少计算量，并且在容纳腔的第一方向上相对设置的两个表面和第二方向上相对设置的两个表面均设置有压力传感器，在重力球在对应的表面产生压力作用时，检测各表面所受到的压力转化为电信号提供给数据采集处理电路；数据采集处理电路经过计算和数据转化之后，将处理结果提供给输出电路，以展示给测量者，作为调整依据。本发明实施例提供的水平仪相较于相关技术中的水平仪而言可以适用于较宽泛角度范围的测量，并且不受外界环境温度的影响，易携带。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种水平仪，其特征在于，包括：测量本体、数据采集处理电路和输出电路；

所述测量本体包括：倾斜角测量结构，所述倾斜角测量结构包括容纳腔以及位于所述容纳腔内可移动的重力球；

所述容纳腔包括在第一方向上相对设置的两个表面，在第二方向上相对设置的两个表面，在第三方向上相对设置的两个表面，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向均相互垂直；

所述容纳腔被配置为使所述重力球在所述第一方向上相对设置的两个表面和所述第二方向上相对设置的两个表面上滑动，并且使所述重力球不与所述第三方向上相对设置的两个表面接触；

在所述第一方向上相对设置的两个表面和所述第二方向上相对设置的两个表面的每个表面均设置有压力传感器，所述压力传感器被配置为在所述重力球产生压力作用于对应的表面时，检测各表面所受到的压力转化为电信号传输给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路被配置为根据获取到的所述电信号，确定待测量物体的倾斜角，并将所述倾斜角的数据传输给所述输出电路；

所述输出电路被配置为接收所述倾斜角的数据，并进行输出。

2.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于，所述测试本体还包括：在所述第一方向上，位于所述测量本体至少一端的伸缩部，所述伸缩部与所述测量本体在所述第一方向上可伸缩设置；

位移变送电路，所述位移变送电路被配置为根据所述伸缩部的伸缩量，确定所述伸缩部的伸缩长度，并将所述伸缩长度提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路还被配置为获取所述伸缩长度，并根据所述伸缩长度、所述测量本体在所述第一方向上的长度和所述倾斜角，确定所述待测量物体在所述第一方向上两端的高度差，并将所述高度差提供给所述输出电路；

所述输出电路还被配置为接收所述高度差对应的数据，并进行输出。

3.如权利要求1或2所述的水平仪，其特征在于，所述数据采集处理电路包括：压力处理子电路，运算处理子电路，数字显示处理子电路；

所述压力处理子电路被配置为获取位于各表面的所述压力传感器采集的所述电信号，并根据所述电信号确定各表面所受压力；

所述运算处理子电路被配置为根据各表面所受压力以及所述压力与所述倾斜角的函数关系，确定所述待测量物体的所述倾斜角；

所述数字显示处理子电路被配置为将所述倾斜角的数据传输给所述输出电路。

4.如权利要求1所述的水平仪，其特征在于，所述容纳腔在平行于第二方向和第三方向上的截面为圆形，且所述第三方向相对设置的两个表面在所述截面沿所述第三方向上的中心轴两侧预设距离内存在缺口；

所述截面的直径大于所述重力球的直径，且所述截面的圆心所在位置与所述测量本体在所述第三方向上的中心轴互不重叠。

5.如权利要求4所述的水平仪，其特征在于，所述截面直径比所述重力球直径大1mm～3mm。

6.如权利要求2所述的水平仪，其特征在于，在所述第一方向上，所述测量本体的两端均包括所述伸缩部。

7.如权利要求6所述的水平仪，其特征在于，所述伸缩部具有尺寸刻度。

8.如权利要求2所述的水平仪，其特征在于，所述位移变送子电路为磁致伸缩位移变送器。

9.如权利要求1-8任一项所述的水平仪，其特征在于，所述输出电路包括：显示器。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的水平仪的测量方法，其特征在于，包括：

将所述水平仪放置在所述待测量物体上；

各所述压力传感器将获取到的所述电信号提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路根据所述电信号，确定所述待测量物体的倾斜角，并将所述倾斜角提供给所述输出电路；

所述输出电路接收所述倾斜角对应的数据，并进行输出。

11.如权利要求10所述的水平仪的测量方法，其特征在于，所述数据采集处理电路根据所述电信号，确定所述待测量物体的倾斜角，具体包括：

所述压力处理子电路获取位于各表面的所述压力传感器采集的所述电信号，并根据所述电信号确定各表面所受压力；

所述运算处理子电路根据各表面所受压力以及预设所述压力与所述倾斜角的函数关系，确定所述待测量物体的所述倾斜角；

所述数字显示处理子电路将所述倾斜角转化为对应的待输出数据。

12.如权利要求10所述的水平仪的测量方法，其特征在于，还包括：

调节所述伸缩部，使所述伸缩部远离所述测量本体的一端位于所述待测量物体的端部；

所述位移变送电路根据所述伸缩部的伸缩量，确定所述伸缩部的伸缩长度，并将所述伸缩长度提供给所述数据采集处理电路；

所述数据采集处理电路获取所述伸缩长度，并根据所述伸缩长度、所述测量本体在所述第一方向上的长度和所述倾斜角，确定所述待测量物体在所述第一方向上两端的高度差，并将所述高度差提供给所述输出电路；

所述输出电路接收所述高度差对应的数据，并进行输出。

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