CN112665537B - 一种压差式角度测量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传感器技术，具体涉及一种压差式角度测量系统及方法。所述压差式角度测量系统包括可动式压力感测部件(1)、气路(2)、可变气室、角位移传感器(6)、传动轴(8)。其中，所述可动式压力感测部件(1)通过气路(2)与可变的气室连通，所述防护部件安装在气路口，所述可变气室具有若干气室，其可旋转部件能够感受气室压差，该可旋转部件、可动式压力感测部件(1)、角位移传感器(6)通过传动轴连接，相互之间联动。本发明采用机械结构通过感受压差并带动压差归零结构以实现对角度进行测量，具有结构简单、采用电子元器件少、而且不易受到外界环境因素干扰，测量精度高的特点。

Description

一种压差式角度测量系统及方法
技术领域
本发明属于传感器技术，具体涉及一种压差式角度测量系统及方法。
背景技术
运动物体的角度是其运动过程中一个比较重要的参数。现有运动物体角度测量一般基于气动力矩平衡的风标式角度测量和基于加速度传感器式的角度测量。如CN201922104898.8一种迎角、侧滑角传感器，但是其利用风标带动转动，需要额外的气动阻尼调节，且采用磁铁，因此结构复杂，易受到环境磁场干扰，可靠性较低。
发明内容
本发明的目的是：提出一种压差式角度测量系统及方法，不需要进行额外的气动阻尼调节并采用简单、较少的电子元器件，从而提高测量方法的简易性和可靠性。
本发明的技术方案是：一种压差式角度测量系统，其包括可动式压力感测部件1、气路2、可变气室、角位移传感器6、传动轴8，其中，所述可动式压力感测部件1通过气路2与可变气室连通，所述防护部件安装在气路口，所述可变气室具有若干气室，其可旋转部件能够感受气室压差，该可旋转部件、可动式压力感测部件1、角位移传感器6通过传动轴连接，相互之间联动。
所述可旋转部件为桨叶，该桨叶旋转时同时带动角位移传感器6，实现机—电转换。
所述可变气室包括壳体，该壳体内至少包括2个气室，气室具有密闭可变的特点，用于形成由于运动物体角度变换所产生的压差。
所述桨叶4、壳体5通过结构上的配合形成4个独立的可变气室，气路2将两组压力通过可动式压力感测部件1表面的两组压力孔分别引至其中的2个可变气室中。
所述壳体与可动式压力感测部件1之间设置有起到支撑传动轴作用的轴承。
所述气路2将两组压力通过可动式压力感测部件1表面的两组压力孔分别引至其中的2个可变气室中，桨叶感测压差。
所述防护部件为防尘和防水部件3。
一种基于所述的压差式角度测量系统的测量方法，其气路2将不同的压力通过可动式压力感测部件1表面的压力孔分别引至其中的可变气室的不同气室中，当可动式压力感测部件1检测到角度变化时，气室内部会形成压差，在压差的作用下桨叶会发生转动并通过传动轴8同时带动可动式压力感测部件1和角位移传感器6，来改变感测气流的方向并将角度信号转换为电信号。
本发明的优点是：本发明压差式角度测量系统采用可动式压力感测部件1感受安装位置的压力，通过气路2将压力传递至桨叶4、壳体5形成可变气室。桨叶感受到压差发生旋转时带动可动式压力感测部件1旋转，调整气室内压差以实现压差归零，达到平衡。桨叶旋转时同时带动角位移传感器6，实现机—电转换，得到电信号。相对于常规角度测量技术，采用机械结构通过感受压差并带动压差归零结构以实现对角度进行测量，具有结构简单、采用电子元器件少、而且不易受到外界环境因素干扰，测量精度高的特点。
附图说明
图1是本发明一种压差式角度测量系统及方法的原理示意图。
其中，1－可动式压力感测部件、2－气路、3－防尘和防水部件、4－桨叶，5－壳体，6－角位移传感器、7－轴承、8－传动轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：请参阅图1，本发明基于压差归零结构原理的压差式角度测量系统主要包含以下功能部分：可动式压力感测部件1、气路2、防尘和防水部件3、桨叶4、壳体5、角位移传感器6、轴承7、传动轴8等。
其中，所述可动式压力感测部件1为可动结构，表面具有两组感测压力的压力孔和一组排水孔，内部布有加热器，压力孔用来感测压力，排水孔用来排出装置内部的冷凝水，加热器实现防除冰、防潮功能。
所述桨叶4、壳体5通过结构上的配合形成4个独立的可变气室，气路2将两组压力通过可动式压力感测部件1表面的两组压力孔分别引至其中的2个可变气室中。桨叶感受到压差发生旋转时带动可动式压力感测部件1旋转，调整气室内压差以实现压差归零，达到平衡。桨叶旋转时同时带动角位移传感器6，实现机—电转换。可动式压力感测部件1、桨叶4、角位移传感器6通过传动轴连接，能够实现相互转动联动，可由桨叶4通过传动轴带动旋转，以调整与气流的最佳角度。
所述桨叶4、壳体5形成可变气室，通过感受角度变化引起的压差带动可动式压力感测部件1和角位移传感器6转动，实现角度测量和机—电信号转换，其实现简单，具有较高可靠性。
所述防尘和防水部件3置于气路入口和出口，起到防止外界灰尘、液体流入气室的作用。
所述轴承安装在壳体5与可动式压力感测部件1之间，起到支撑传动轴的作用。
本发明压差式角度测量系统实际进行角度测量时，当可动式压力感测部件1检测到运动物体如机身角度变化时，由壳体和桨叶共同形成的各气室内部会形成压差，在压差的作用下桨叶会发生转动并通过传动轴8同时带动可动式压力感测部件1和角位移传感器6转动，而可动式压力感测部件1的转动调整其感测气流的方向，并由角位移传感器将角度信号转换为电信号。所述角位移传感器6可以是接触式的，也可以是非接触式的，此时，可动式压力感测部件1和角位移传感器6的旋转角度与待测角度相同。可动式压力感测部件1旋转使气室内部的压差实现归零以达到平衡状态，此时可动式压力感测部件1旋转的角度即对应了需要检测的角度，实现对运动物体的角度测量。
另外，本发明还可以进行进一步改进，其可变气室的数量不限于4个，还可以其他数目，甚至不限于由桨叶和壳体组成，也可以由其他腔体结构构成。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种压差式角度测量系统，其特征在于，包括可动式压力感测部件(1)、气路(2)、可变气室、角位移传感器(6)、传动轴(8)，其中，所述可动式压力感测部件(1)通过气路(2)与可变气室连通，防护部件安装在气路口，所述可变气室具有若干气室，其可旋转部件能够感受气室压差，该可旋转部件、可动式压力感测部件(1)、角位移传感器(6)通过传动轴连接，相互之间联动；
气路(2)将不同的压力通过可动式压力感测部件(1)表面的压力孔分别引至其中的可变气室的不同气室中，当可动式压力感测部件(1)检测到角度变化时，气室内部会形成压差，在压差的作用下可旋转部件会发生转动并通过传动轴(8)同时带动可动式压力感测部件(1)和角位移传感器(6)，来改变感测气流的方向并将角度信号转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的压差式角度测量系统，其特征在于，所述可旋转部件为桨叶，该桨叶旋转时同时带动角位移传感器(6)，实现机—电转换。
3.根据权利要求2所述的压差式角度测量系统，其特征在于，所述可变气室包括壳体，该壳体内至少包括2个气室。
4.根据权利要求3所述的压差式角度测量系统，其特征在于，所述桨叶(4)、壳体(5)通过结构上的配合形成4个独立的可变气室，气路(2)将两组压力通过可动式压力感测部件(1)表面的两组压力孔分别引至其中的2个可变气室中。
5.根据权利要求4所述的压差式角度测量系统，其特征在于，壳体与可动式压力感测部件(1)之间设置有起到支撑传动轴作用的轴承。
6.根据权利要求5所述的压差式角度测量系统，其特征在于，气路(2)将两组压力通过可动式压力感测部件(1)表面的两组压力孔分别引至其中的2个可变气室中，桨叶感测压差。
7.根据权利要求6所述的压差式角度测量系统，其特征在于，所述防护部件为防尘和防水部件(3)。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述的压差式角度测量系统的测量方法，其特征在于，气路(2)将不同的压力通过可动式压力感测部件(1)表面的压力孔分别引至其中的可变气室的不同气室中，当可动式压力感测部件(1)检测到角度变化时，气室内部会形成压差，在压差的作用下桨叶会发生转动并通过传动轴(8)同时带动可动式压力感测部件(1)和角位移传感器(6)，来改变感测气流的方向并将角度信号转换为电信号。
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