CN207050721U - 一种高精度宽量程倾斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度宽量程倾斜仪，通过在底座内设置主控电路板及传感器板，主控电路板上集成数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；传感器板上集成宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及信号放大器，将传感器板输出信号到所述主控电路板，通过主控电路板上的数据处理芯片进行数据处理，经各补偿芯片补偿后经数据输出端口输出数据，有效解决了因使用者观察视角不同而导致测量结果不同以及所造成的视角误差无法避免与修正的问题；同时，在安装主控电路板和传感器板时，严格控制了其安装精度，避免因安装误差而影响测量精度的问题。

Description

一种高精度宽量程倾斜仪

技术领域

本实用新型属于惯性仪器仪表设备技术领域，具体涉及一种高精度宽量程倾斜仪。

背景技术

船舶在港口装卸货物时需要用到倾斜仪来观察船体倾斜角度，当前在散货船广泛使用的船用倾斜仪是摆锤式倾斜仪，这种摆锤式倾斜仪的缺点是：首先，它的灵敏度低，根据CB/T 3376-2005中要求，灵敏度不大于0.4°；其次，精度较低，分度值较大，最小刻度1°；再有，因安装误差、基板固定不正、使用年限过长引起固定件松动、摆动件锈蚀等原因显示的角度误差较大，并不能准确反映出船舶偏斜的角度，而倾斜仪不准会给船方和港方带来很多不便和风险；第四，船用倾斜仪是通过螺钉紧固在船上的，发现误差后不容易纠正；第五，因误差较大，不能在调整水尺阶段根据倾斜仪显示的角度进行水尺修正计算；第六，倾斜仪属于船方辅助设备而港方并没有相应的设备或标准，所以港方工作人员只能依据船方安装的倾斜仪做出倾斜角度判断，且不同的船所装的倾斜仪标准不一，准确度不一样，这些都给工作人员增加了工作难度和风险；最后，传统的船用倾斜仪只能显示船体横倾角度而不能同时显示纵倾角度。由于摆锤式倾斜仪存在上述诸多缺陷，已经不能适应港口现代化生产的需要，很有必要设计新的测量船舶倾斜角度的仪器，以满足船方和港方的需要。

中国实用新型专利“一种便携式多用途倾斜仪”(CN104044710A)公开了一种便携式多用途倾斜仪，包括基板、横板、刻度盘、固定座和摆锤，固定座和基板分别通过内部安装的磁铁吸附在船体上，吊杆水平连接在固定座上，摆锤由摆锤线吊装在吊杆的下方，横板与基板垂直连接，基板和横板的板面与水平面垂直，基板和横板的板面上有刻度盘，摆锤线与基板和横板上的刻度盘相对。通过摆锤线与基板和横板的刻度盘测量船舶横倾、纵倾角度。该实用新型虽然具有灵敏度高、准确度高、安装方便、使用简单、发现误差能及时纠正的特点，使用者能直观地看到船舶横倾、纵倾角度变化，有效减小因倾斜仪不准确造成的风险。该实用新型专利虽然在一定程度上解决了传统摆锤式倾斜仪存在的上述问题，但是其存在一些新的技术问题，如船舶在航行过程中是在不断摇晃的，这必然导致使用者在观察便携式多用途倾斜仪的刻度盘时，由于视角的不同，而导致观察结果不同，这本身就是一种误差，导致其测量精度降低。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的由于观察视角不同而导致结果不同所造成的视角误差无法避免与修正、测量精度低的缺陷提供了一种高精度宽量程倾斜仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高精度宽量程倾斜仪，包括方形框状结构的底座、与所述底座相适配的外罩以及水平安装于所述底座内部的主控电路板和竖直安装于所述底座内侧面的传感器板；所述主控电路板上集成有数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；所述数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口之间相互电性连接；所述传感器板上集成有宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及两个一级放大器和一个二级放大器；所述宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及所述一级放大器和所述二级放大器之间相互电性连接；所述主控电路板与所述传感器板电性连接；所述传感器板输出信号到所述主控电路板。

进一步，为了提高传感器板和主控电路板的稳定性及可靠性，所述传感器板及所述主控电路板安装时用螺钉固定，然后用704胶固定。

进一步，为了防止其自身的安装误差影响测量精度，所述底座内侧底部和侧面上用于安装主控电路板和传感器板的相应位置处均设置有凸台；所述底座底面的平面度不大于0.02；所述凸台与所述传感器板和主控电路板接触的面的平面度也不大于0.02，其相对于所述底座底面的垂直度不小于0.03。

进一步，为了提高倾斜仪的使用寿命，所述主控电路板与所述传感器板均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。

进一步，为了防止使用过程中外罩及底座被腐蚀，所述底座及所述外罩均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。

优选地，所述外罩外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜或者涂层中的任意一种。

上述高精度宽量程倾斜仪生产完成后，出厂前通过高精度分度头对倾斜仪进行角度标定，从另一角度彻底消除安装误差所导致的测量精度问题。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型的高精度宽量程倾斜仪，通过在底座内设置主控电路板及传感器板，主控电路板上集成数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；传感器板上集成宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及信号放大器，将传感器板输出信号到所述主控电路板，通过主控电路板上的数据处理芯片进行数据处理，经各补偿芯片补偿后经数据输出端口输出数据，有效解决了因使用者观察视角不同而导致测量结果不同以及所造成的视角误差无法避免与修正的问题；同时，在安装主控电路板和传感器板时，严格控制了其安装精度，避免因安装误差而影响测量精度的问题；最后，产品出厂前通过高精度分度头对倾斜仪进行角度标定，从另一角度彻底消除安装误差所导致的测量精度问题；主控电路板及传感器板均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理，大大提高了其使用寿命及稳定可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的高精度宽量程倾斜仪的工作流程图；

图2为图1中传感器板的结构示意图；

图3为本实用新型的高精度宽量程倾斜仪中底座的结构示意图；

图4为本实用新型的高精度宽量程倾斜仪中外罩的结构示意图。

附图标记说明：1-底座；11-凸台；2-外罩；3-主控电路板；31-数据处理芯片；32-温度补偿芯片；33-线性补偿芯片；34-零位测试补偿芯片；35-数据输出端口；4-传感器板；41-宽量程加速度芯片U1；42-窄量程加速度芯片U4；43-一级放大器U2；44-一级放大器U3；45-二级放大器A1。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1～图4所示，一种高精度宽量程倾斜仪，包括方形框状结构的底座1、与所述底座1相适配的外罩2以及水平安装于所述底座1内部的主控电路板3和竖直安装于所述底座1内侧面的传感器板4；所述主控电路板3上集成有数据处理芯片31、温度补偿芯片32、线性补偿芯片33、零位测试补偿芯片34以及数据输出端口35；所述数据处理芯片31、温度补偿芯片32、线性补偿芯片33、零位测试补偿芯片34以及数据输出端口35之间相互电性连接；所述传感器板4上集成有宽量程加速度芯片U1(41)、窄量程加速度芯片U4(42)、一级放大器U2(43)、一级放大器U3(44)和一个二级放大器A1(45)；所述宽量程加速度芯片U1(41)、窄量程加速度芯片U4(42)及所述一级放大器U2(43)、一级放大器U3(44)和所述二级放大器A1(45)之间相互电性连接；所述主控电路板3与所述传感器板4电性连接；所述传感器板4输出信号到所述主控电路板3。

优选地，为了提高传感器板4和主控电路板3的稳定性及可靠性，所述传感器板4及所述主控电路板3安装时用螺钉固定，然后用704胶固定。

优选地，为了防止其自身的安装误差影响测量精度，所述底座1内侧底部和侧面上用于安装主控电路板3和传感器板4的相应位置处均设置有凸台11；所述底座1底面的平面度不大于0.02；所述凸台11与所述传感器板4和主控电路板3接触的面的平面度也不大于0.02，其相对于所述底座1底面的垂直度不小于0.03。

优选地，为了提高倾斜仪的使用寿命，所述主控电路板3与所述传感器板4均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。

优选地，为了防止使用过程中外罩2及底座1被腐蚀，所述底座1及所述外罩2均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。

作为本实施例的优选方案，所述外罩2外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜。

优选地，所述数据处理芯片31采用高速数字处理器。

上述高精度宽量程倾斜仪生产完成后，出厂前通过高精度分度头对倾斜仪进行角度标定，从另一角度彻底消除安装误差所导致的测量精度问题。

本实用新型的高精度宽量程倾斜仪的工作原理如下：

使用时，将本实用新型的高精度宽量程倾斜仪安装在稳定平台、汽车、飞机、导弹等载体上，通电后，传感器板4上的窄量程加速度芯片U4(42)，用于敏感90°±15°范围的倾斜角度信息，在90°附近提供高精度的倾角测量，宽量程加速度芯片U1(41)，用于测量0～90°范围的倾斜角度，两只芯片配合使用，可实现0～90°范围的高精度测量；两只芯片所采集到的加速度信号经过一级放大器U2(43)、一级放大器U3(44)和二级放大器A1(45)放大后输入到主控电路板3上，经过数据处理芯片31进行高速计算后，再经过温度补偿芯片32、线性补偿芯片33、零位测试补偿芯片34做出相应的数据补偿后，最后通过数据输出端口35将倾斜角度信息输入到相应的设备中。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，包括方形框状结构的底座、与所述底座相适配的外罩以及水平安装于所述底座内部的主控电路板和竖直安装于所述底座内侧面的传感器板；所述主控电路板上集成有数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口；所述数据处理芯片、温度补偿芯片、线性补偿芯片、零位测试补偿芯片以及数据输出端口之间相互电性连接；所述传感器板上集成有宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及两个一级放大器和一个二级放大器；所述宽量程加速度芯片、窄量程加速度芯片及所述一级放大器和所述二级放大器之间相互电性连接；所述主控电路板与所述传感器板电性连接；所述传感器板输出信号到所述主控电路板。

2.根据权利要求1所述的高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，所述传感器板及所述主控电路板安装时用螺钉固定，然后用704胶固定。

3.根据权利要求1或2所述的高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，所述底座内侧底部和侧面上用于安装主控电路板和传感器板的相应位置处均设置有凸台；所述底座底面的平面度不大于0.02；所述凸台与所述传感器板和主控电路板接触的面的平面度也不大于0.02，其相对于所述底座底面的垂直度不小于0.03。

4.根据权利要求3所述的高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，所述主控电路板与所述传感器板均整体进行防水、防盐雾、防振动冲击处理。

5.根据权利要求3所述的高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，所述底座及所述外罩均采用铝材铸造，并进行本色阳极氧化处理。

6.根据权利要求1或5所述的高精度宽量程倾斜仪，其特征在于，所述外罩外侧包覆有耐腐蚀、防氧化、防水的薄膜或者涂层中的任意一种。