JPS61126414A - 傾斜角測定装置 - Google Patents
傾斜角測定装置Info
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- JPS61126414A JPS61126414A JP59248533A JP24853384A JPS61126414A JP S61126414 A JPS61126414 A JP S61126414A JP 59248533 A JP59248533 A JP 59248533A JP 24853384 A JP24853384 A JP 24853384A JP S61126414 A JPS61126414 A JP S61126414A
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- measuring device
- angle measuring
- capacitance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
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- G—PHYSICS
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- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/18—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
- G01C9/24—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble
- G01C9/34—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids in closed containers partially filled with liquid so as to leave a gas bubble of the tubular type, i.e. for indicating the level in one direction only
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は傾斜角測定装置、さらに詳しくは、上下に配置
した電極間に気泡管を配置し、上記気泡管の気泡の移動
に伴う電極間の静電容量の変化を電気信号に変換して傾
斜角を測定する装置に関する。
した電極間に気泡管を配置し、上記気泡管の気泡の移動
に伴う電極間の静電容量の変化を電気信号に変換して傾
斜角を測定する装置に関する。
地盤や建造物の水平部の傾斜角の測定には、古くから、
気泡管の上面を一定の曲率な持って形成し、気泡管の傾
斜変化に伴う気泡の移動を該気泡管の上面に設けた目盛
によって読取る装置が使用されている。
気泡管の上面を一定の曲率な持って形成し、気泡管の傾
斜変化に伴う気泡の移動を該気泡管の上面に設けた目盛
によって読取る装置が使用されている。
一方、傾斜角を電気信号として検出する装置としては、
第９図に示すように、気泡管８０の下面に共通電極８１
を配置し、上面の気泡の移動方向に沿ってΩつの電ｉ８
２．８４を配置して、電極８１．８２及び電極８１．８
４によって２つのコンデンサを形成したいわゆる静電容
量型の傾斜角測定装置が特開昭３３− ！；ｑ’ｌＡ／
号公報によって提案されている。上記ａつのコンデ
ンサは交流ブリッジ回路に接続され、傾斜角が変化して
気泡が移動することに伴う上ＲＥ ’つのコンデンサの
容量の変化は上記交流ブリッジ回路の差動出力として検
出される。
第９図に示すように、気泡管８０の下面に共通電極８１
を配置し、上面の気泡の移動方向に沿ってΩつの電ｉ８
２．８４を配置して、電極８１．８２及び電極８１．８
４によって２つのコンデンサを形成したいわゆる静電容
量型の傾斜角測定装置が特開昭３３− ！；ｑ’ｌＡ／
号公報によって提案されている。上記ａつのコンデ
ンサは交流ブリッジ回路に接続され、傾斜角が変化して
気泡が移動することに伴う上ＲＥ ’つのコンデンサの
容量の変化は上記交流ブリッジ回路の差動出力として検
出される。
上記静電容量型の傾斜角測定装置においては、周囲の温
度変化によって液体の誘電率及び体積が変化するため、
傾斜角が変化しないにもかかわらず周囲の温度変化によ
ってコンデンサの静電容量が変化して傾斜角が変化した
かのように検出されてしまう。そのため、本装置におい
ては、高精度の測定をするために常に周囲の温度を測定
してコンデンサの静電容量を補正しなければならない問
題があった。
度変化によって液体の誘電率及び体積が変化するため、
傾斜角が変化しないにもかかわらず周囲の温度変化によ
ってコンデンサの静電容量が変化して傾斜角が変化した
かのように検出されてしまう。そのため、本装置におい
ては、高精度の測定をするために常に周囲の温度を測定
してコンデンサの静電容量を補正しなければならない問
題があった。
本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、周囲の
温度変化に影響されず常に高精度に傾斜角を測定するこ
とができる傾斜角測定装置を提供することを目的とする
。
温度変化に影響されず常に高精度に傾斜角を測定するこ
とができる傾斜角測定装置を提供することを目的とする
。
本発明は上記目的を達成するため以下の構成上の特徴を
有する。すなわち、本発明は、（ａ）上方に凸な湾曲面
を有し、気泡を存在させて液体を容れ、壁面に第１電極
ないし第３電極を備え、第１電極と対をなす第２電極及
び第３電極とは上記気泡を挾む如く対向して配置され、
第４電極は傾斜角測定可能範囲の傾斜において常に気泡
に対面する位置に配置され、第５電鞄は傾斜測定可能範
囲の傾斜において気泡に対面することがない位置に配置
された傾斜検出部と、（ｂ）第１電極と第ユ電極によっ
て形成される第１コンデンサの容量と、第１電極と第３
電極によって形成される第１コンデンサと、第１電極と
第４電極によって形成される第３コンデンサと、第１電
極と第３電極によって形成される第４コンデンサとのそ
れぞれの容量を検出する容量検出部と、（Ｃ）第１コン
デンサの容量と第１コンデンサの容量トの差を第３コン
デンサの容量と第１コンデンサの容量との差で除する演
算部とから構成される。
有する。すなわち、本発明は、（ａ）上方に凸な湾曲面
を有し、気泡を存在させて液体を容れ、壁面に第１電極
ないし第３電極を備え、第１電極と対をなす第２電極及
び第３電極とは上記気泡を挾む如く対向して配置され、
第４電極は傾斜角測定可能範囲の傾斜において常に気泡
に対面する位置に配置され、第５電鞄は傾斜測定可能範
囲の傾斜において気泡に対面することがない位置に配置
された傾斜検出部と、（ｂ）第１電極と第ユ電極によっ
て形成される第１コンデンサの容量と、第１電極と第３
電極によって形成される第１コンデンサと、第１電極と
第４電極によって形成される第３コンデンサと、第１電
極と第３電極によって形成される第４コンデンサとのそ
れぞれの容量を検出する容量検出部と、（Ｃ）第１コン
デンサの容量と第１コンデンサの容量トの差を第３コン
デンサの容量と第１コンデンサの容量との差で除する演
算部とから構成される。
上記構成による本発明によれば傾斜角を温度変化の影響
を受けることなく測定できることを以下に説明する。本
発明に係る傾斜角測定装置は、第１図及び第２図に示す
ように、重心Ｇの気泡１００を有するように低粘性の液
体１０２を容れた円柱ガラス容器１０４の低壁面のほぼ
全域にわたって延在する第１電極１と、第１電極１に対
向し容器１０４水平時の気泡の中心線Ｋに関し対称位置
に配置された同一面積の第２電極２及第３電極３と、傾
斜角測定可能範囲の傾斜において常に気泡に対向する第
４電極４と、逆に常に気泡に対向することのない第５電
極５とを設けた傾斜検出部１０を有する。容器１０４の
上向面は傾斜による気泡１００の移動方向に沿ったトロ
イダル面を形成している。第１図、及び第２図に示す傾
斜角検出部１０に模式的に直方体モデルとして描き改め
たものを第３図に示す。第１図及び第一図に示す円柱ガ
ラス容器１０４と共通の構成については同一の符号を付
してその説明を省略する。
を受けることなく測定できることを以下に説明する。本
発明に係る傾斜角測定装置は、第１図及び第２図に示す
ように、重心Ｇの気泡１００を有するように低粘性の液
体１０２を容れた円柱ガラス容器１０４の低壁面のほぼ
全域にわたって延在する第１電極１と、第１電極１に対
向し容器１０４水平時の気泡の中心線Ｋに関し対称位置
に配置された同一面積の第２電極２及第３電極３と、傾
斜角測定可能範囲の傾斜において常に気泡に対向する第
４電極４と、逆に常に気泡に対向することのない第５電
極５とを設けた傾斜検出部１０を有する。容器１０４の
上向面は傾斜による気泡１００の移動方向に沿ったトロ
イダル面を形成している。第１図、及び第２図に示す傾
斜角検出部１０に模式的に直方体モデルとして描き改め
たものを第３図に示す。第１図及び第一図に示す円柱ガ
ラス容器１０４と共通の構成については同一の符号を付
してその説明を省略する。
第１図及び第２図に示す傾斜検出部１０、また第３図の
原理説明図を参照して、 ａ ：第１電極１ないし第３電極５の幅ｂ ＋
第２電極２及び第３電極３の長さｄ ；液体の厚さ ｅ ；第４電極４及び第５電極５の長さ１（Ｔ）
：気泡１００の長さ ｈ（Ｔ） ＋第２電極１に重なつ之部分の気泡１００
の長さ １２（Ｔ） ’第３電極２に重なった部分の気泡Ｚｏｏ
の長さ ｍ（Ｔ） ：気泡１００の幅 ｎ（Ｔ） ・：気泡１００の厚さ ｇｏ ＋気泡１００の誘電率 ｇ（Ｔ） ：液体１０２の誘電率 ΔＸ ：傾斜角θのときの気泡１００の中心線にと重
心Ｇとの間隔 Ｃ１＋第１電極１と第ユ電極２とによって形成される第
１コンデンサｃｏ１の容量 Ｃ２＋第１電極１と第３電極３とｋよって形成される第
１コンデンサＣｏ２ の容量 Ｃ５ｉ第１電極１と第４電極４とによって形成される第
３コンデンサＣｏ３ の容量 Ｃ４：第１電極１と第５電極５とによって形成される第
１コンデンサＣｏ４ の容量 Ｒ：気泡１００の移動方向に沿った容 器１０４０曲率半径 とすると、容量ｃ１．ｃ２は、 ただし、 ８１＝ ａ−ｂ−ｍｆｆ）１１ｅｒ）、 ８
２＝ｍｆｉ１９Ｊ１（’１５となる。従って第１コンデ
ンサＣｏ、と第１コンデンサＣｏ２の容量差（Ｃ４−０
２）は ・・・・・・（３１ となシ、また Δｘ＝Ｒｓｌｎθ中Ｒθ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（５１の関係があるから、
式（４１（５）を式（３：に代入すると、一方、容量Ｃ
，，Ｃ４は傾斜角θによって影響されない値であって、 ただし、Ｓ３；（α−ｍｅｒｌ ） ｅ ＊ ８４
＝ｍｆｆ）ｅとなる。従って、第３コンデンサＣｏ３と
第１コンデンサＣｏ４ の容量差（Ｃ，−０４）は、
となる。そして、ここで容量差（Ｃ４−Ｃ２’）を（Ｃ
３−Ｃ４）で除すると、 ＝ニーθ ・・・・・・叩・・・曲・■・
叫・・・・・（９）従って、傾斜角θは第１コンデンサ
ＣＯ１ないし第１コンデンサＣ０１の容量と、容量１０
４の曲率半径Ｒと、第４電極４と第５電極５の長さｅと
によって定まシ、周囲の温度によって影響されることは
ない。
原理説明図を参照して、 ａ ：第１電極１ないし第３電極５の幅ｂ ＋
第２電極２及び第３電極３の長さｄ ；液体の厚さ ｅ ；第４電極４及び第５電極５の長さ１（Ｔ）
：気泡１００の長さ ｈ（Ｔ） ＋第２電極１に重なつ之部分の気泡１００
の長さ １２（Ｔ） ’第３電極２に重なった部分の気泡Ｚｏｏ
の長さ ｍ（Ｔ） ：気泡１００の幅 ｎ（Ｔ） ・：気泡１００の厚さ ｇｏ ＋気泡１００の誘電率 ｇ（Ｔ） ：液体１０２の誘電率 ΔＸ ：傾斜角θのときの気泡１００の中心線にと重
心Ｇとの間隔 Ｃ１＋第１電極１と第ユ電極２とによって形成される第
１コンデンサｃｏ１の容量 Ｃ２＋第１電極１と第３電極３とｋよって形成される第
１コンデンサＣｏ２ の容量 Ｃ５ｉ第１電極１と第４電極４とによって形成される第
３コンデンサＣｏ３ の容量 Ｃ４：第１電極１と第５電極５とによって形成される第
１コンデンサＣｏ４ の容量 Ｒ：気泡１００の移動方向に沿った容 器１０４０曲率半径 とすると、容量ｃ１．ｃ２は、 ただし、 ８１＝ ａ−ｂ−ｍｆｆ）１１ｅｒ）、 ８
２＝ｍｆｉ１９Ｊ１（’１５となる。従って第１コンデ
ンサＣｏ、と第１コンデンサＣｏ２の容量差（Ｃ４−０
２）は ・・・・・・（３１ となシ、また Δｘ＝Ｒｓｌｎθ中Ｒθ ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（５１の関係があるから、
式（４１（５）を式（３：に代入すると、一方、容量Ｃ
，，Ｃ４は傾斜角θによって影響されない値であって、 ただし、Ｓ３；（α−ｍｅｒｌ ） ｅ ＊ ８４
＝ｍｆｆ）ｅとなる。従って、第３コンデンサＣｏ３と
第１コンデンサＣｏ４ の容量差（Ｃ，−０４）は、
となる。そして、ここで容量差（Ｃ４−Ｃ２’）を（Ｃ
３−Ｃ４）で除すると、 ＝ニーθ ・・・・・・叩・・・曲・■・
叫・・・・・（９）従って、傾斜角θは第１コンデンサ
ＣＯ１ないし第１コンデンサＣ０１の容量と、容量１０
４の曲率半径Ｒと、第４電極４と第５電極５の長さｅと
によって定まシ、周囲の温度によって影響されることは
ない。
〔第１実施例〕
本発明の実施例は、第を図に示すように、傾斜角検出用
の複数のコンデンサを包含する傾斜検出部１０と、上記
コンデンサの各容量を検出するための容量検出部２０と
、容量検出部２０の出力から傾斜角を演算するだめの演
算部５０と、演算部５０の演算結果を表示するだめの傾
斜角表示部６０とからなる。
の複数のコンデンサを包含する傾斜検出部１０と、上記
コンデンサの各容量を検出するための容量検出部２０と
、容量検出部２０の出力から傾斜角を演算するだめの演
算部５０と、演算部５０の演算結果を表示するだめの傾
斜角表示部６０とからなる。
傾斜検出部１０け第１図及び第２図を参照してすでに説
明した通りである。そして、第１コンデンサＣｏ１及び
第２コンデンサＣＯ２は気泡１００と液体１０２との誘
電率の相違により容器１０４が傾斜するとその容量が変
化するが、第３コンデンサＣＯ３及び第４コンデンサＣ
ｏ４の電極間には容器１０４の傾斜にかかわらず常に液
体１０２または液体１０２と気泡１００が存在するから
、これらのコンデンサＣｏ３及びＣｏ４の容量は容器１
０４の傾斜によって変化しない。なお、第１電極１々い
し第３電極５け外部から影響されないように麹地すレタ
シールドケース１１でシールドされる。
明した通りである。そして、第１コンデンサＣｏ１及び
第２コンデンサＣＯ２は気泡１００と液体１０２との誘
電率の相違により容器１０４が傾斜するとその容量が変
化するが、第３コンデンサＣＯ３及び第４コンデンサＣ
ｏ４の電極間には容器１０４の傾斜にかかわらず常に液
体１０２または液体１０２と気泡１００が存在するから
、これらのコンデンサＣｏ３及びＣｏ４の容量は容器１
０４の傾斜によって変化しない。なお、第１電極１々い
し第３電極５け外部から影響されないように麹地すレタ
シールドケース１１でシールドされる。
容量検出部２０は、コンデンサＣｏ１ないしＣｏ４にそ
れぞれ接続されたアナログスイッチ２２ａないし２２ｄ
と１発振部２４と、カウンタ部２６と、クロックツ９ル
ス発生器２８と、制御部３０とから構成され、傾斜検出
部１０より出力された第１コンデンサｃｏ、ないし第４
コンデンサＣｏ４の出力をそれぞれに対応した周期パル
ス列に変換して計数し、この計数値をアナログスイッチ
群２２を介して演算部４０へ出力する。アナログスイッ
チ群２２は前述のように第１コンデンサＣ０１ないし第
４コンデンサＣ８２のそれぞれに接続された第１アナロ
グスイツチ２２＆々いし第４アナ日グスイッチ２２ｄか
ら構成され、後述の制御部３０からの制御信号によって
第１電極２ないし第５電極５を後述の発振部２４へ接続
する。
れぞれ接続されたアナログスイッチ２２ａないし２２ｄ
と１発振部２４と、カウンタ部２６と、クロックツ９ル
ス発生器２８と、制御部３０とから構成され、傾斜検出
部１０より出力された第１コンデンサｃｏ、ないし第４
コンデンサＣｏ４の出力をそれぞれに対応した周期パル
ス列に変換して計数し、この計数値をアナログスイッチ
群２２を介して演算部４０へ出力する。アナログスイッ
チ群２２は前述のように第１コンデンサＣ０１ないし第
４コンデンサＣ８２のそれぞれに接続された第１アナロ
グスイツチ２２＆々いし第４アナ日グスイッチ２２ｄか
ら構成され、後述の制御部３０からの制御信号によって
第１電極２ないし第５電極５を後述の発振部２４へ接続
する。
発振部２４は積分部３２及びシュミットトリが部３４か
ら構成される。積分部３２はオペアンプ０Ｐ、抵抗Ｒ４
、及びコンデンサＣｏから構成される。オペアンプＯＰ
の、十入力端子には第５図■に示す、シュミットトリガ
部３４ＯＮＯＴ回路３６のスレッショルドレベル＋■１
カ入力サレ、一端子には抵抗Ｒ４、コンデンサＣｏ及び
これと並列接続された第１コンデンサＣｏ１ないし第４
コンデンサＣｏ４によって決まる三角波が入力され、オ
ペアンプＯＰの出力は第５図■に示される。なお、第１
コンデンサＣ４ないし第１コンデンサＣ４の容量は微小
であシ、このままでは発振部２４０発振周期が短か過ぎ
て容量変化との間の線形性かくずれるため、コンデンサ
ＣＯを挿入して該容量を大きくしている。
ら構成される。積分部３２はオペアンプ０Ｐ、抵抗Ｒ４
、及びコンデンサＣｏから構成される。オペアンプＯＰ
の、十入力端子には第５図■に示す、シュミットトリガ
部３４ＯＮＯＴ回路３６のスレッショルドレベル＋■１
カ入力サレ、一端子には抵抗Ｒ４、コンデンサＣｏ及び
これと並列接続された第１コンデンサＣｏ１ないし第４
コンデンサＣｏ４によって決まる三角波が入力され、オ
ペアンプＯＰの出力は第５図■に示される。なお、第１
コンデンサＣ４ないし第１コンデンサＣ４の容量は微小
であシ、このままでは発振部２４０発振周期が短か過ぎ
て容量変化との間の線形性かくずれるため、コンデンサ
ＣＯを挿入して該容量を大きくしている。
シュミットトリガ部３４は抵抗Ｒ、ＮＯＴ回路３６．３
８を直列に接続し、ＮＯＴ回路３８の出力端子は抵抗Ｒ
３を介してＮＯＴ回路３６の入力端子に接続される。Ｎ
ＯＴ回路３６０入力信号がスレッショルドレベルｖＴと
一致すると、ＮＯＴ回路３６の出力が反転し、同時にＮ
ＯＴ回路３８の出力も反転する。ＮＯＴ回路３６の入力
信号は第５図■に示され、またＮＯＴ回路３８の矩形波
出力信号は第５図■に示される。
８を直列に接続し、ＮＯＴ回路３８の出力端子は抵抗Ｒ
３を介してＮＯＴ回路３６の入力端子に接続される。Ｎ
ＯＴ回路３６０入力信号がスレッショルドレベルｖＴと
一致すると、ＮＯＴ回路３６の出力が反転し、同時にＮ
ＯＴ回路３８の出力も反転する。ＮＯＴ回路３６の入力
信号は第５図■に示され、またＮＯＴ回路３８の矩形波
出力信号は第５図■に示される。
発振部２４の出力信号でもある第５図■に示される出力
信号の周期ＴはＴ ＝ Ｋ、・Ｒ１・Ｃ（Ｋ１ は定数
）で決定され、従って周期Ｔは発振部２４に接続された
コンデンサの容量Ｃに比例する。
信号の周期ＴはＴ ＝ Ｋ、・Ｒ１・Ｃ（Ｋ１ は定数
）で決定され、従って周期Ｔは発振部２４に接続された
コンデンサの容量Ｃに比例する。
制御部３０は制御信号４０（第４図）をアナログスイッ
チ群２２へ出力して第１アナログスイツチ２２ａないし
第１アナログスイツチ２２ａの制御を行い、かつ所定の
タイミングでカウンタ部２６をリセットするためのもの
であシ、アナログスイッチ群２２は制御信号４０によっ
て第２電極２ないし第５電極５を順次発振部２４へ一定
時間接続し、また発振部２４に接続される電極２ないし
５が変わる毎にカウンタ部２６にリセット信号を出力す
る。
チ群２２へ出力して第１アナログスイツチ２２ａないし
第１アナログスイツチ２２ａの制御を行い、かつ所定の
タイミングでカウンタ部２６をリセットするためのもの
であシ、アナログスイッチ群２２は制御信号４０によっ
て第２電極２ないし第５電極５を順次発振部２４へ一定
時間接続し、また発振部２４に接続される電極２ないし
５が変わる毎にカウンタ部２６にリセット信号を出力す
る。
クロックＡ？ルス発生器２８は発振部２４の出力周期Ｔ
によシ十分短い周期のクロックパルスを発生してカウン
タ部２６へ出力する。
によシ十分短い周期のクロックパルスを発生してカウン
タ部２６へ出力する。
カウンタ部２６は発振部２４の出力ノヤルスが所定数（
例えばユ３６パルス）入力する間クロックツ千ルス発生
器２８のクロックパルスの計数を行う。
例えばユ３６パルス）入力する間クロックツ千ルス発生
器２８のクロックパルスの計数を行う。
従って、カウンタ部２６の計数値Ｎ１ 々いしＮ４は
発振部２４の出力パルスの周期に対応した値、すなわち
発振部２４に接続されたコンデンサｃｏ。
発振部２４の出力パルスの周期に対応した値、すなわち
発振部２４に接続されたコンデンサｃｏ。
ないしＣｏ４の容量に比例した値であシ、これは演算部
５０へ出力される。ここで、コンデンサＣｏ１ないしＣ
ｏ４の容量を０１ないしＣ４とし、Ｎ２ を比例定数と
すると、Ｎ１＝ Ｎ２・（Ｃｏ＋Ｃ１）＊ Ｎ２ ＝
Ｎ２’（ｃｏ＋Ｃ２）、Ｎ３＝に２・（ｃｏ＋０３）、
及びＮ４＝に２゜（ＣＯ＋０４）となる。
５０へ出力される。ここで、コンデンサＣｏ１ないしＣ
ｏ４の容量を０１ないしＣ４とし、Ｎ２ を比例定数と
すると、Ｎ１＝ Ｎ２・（Ｃｏ＋Ｃ１）＊ Ｎ２ ＝
Ｎ２’（ｃｏ＋Ｃ２）、Ｎ３＝に２・（ｃｏ＋０３）、
及びＮ４＝に２゜（ＣＯ＋０４）となる。
演算部５０はカウンタ部２６からの計数値Ｎ１ないしＮ
４ を一時記憶した後下記の演算を行う。
４ を一時記憶した後下記の演算を行う。
また、式（９）から
Ｎ、−Ｎ４
と々す、
によシ傾斜角θを算出し、この演算結果の出力を傾斜角
表示部６０に出力する。
表示部６０に出力する。
傾斜角表示部６０は演算部５０の演算結果を表示する。
〔第２実施例〕
第２実施例は、第６図に示すように、第１実施例におい
てコンデンサＣｏ１ないしＣｏ４と並列に接続されたコ
ンデンサＣｏを不要としたものであシ、第１実施例と同
一の構成については同一の符号を付してその説明を省略
する。
てコンデンサＣｏ１ないしＣｏ４と並列に接続されたコ
ンデンサＣｏを不要としたものであシ、第１実施例と同
一の構成については同一の符号を付してその説明を省略
する。
容量検出部２００制御部３０′は、アナログスイッチ２
２ｍないし２２ｄを順次閉じる制御信号４０′をアナロ
グ群２２へ出力する。従って、発振部２４には電極コな
いしＳのうちのいずれか３つの電極が同時に接続され、
接続される容量値が犬′きくなるため発振部２４の発振
周期は接続されたコンデンサの容量との間に線形性を保
つこととなる。従って、Ｎ、＝＝に２・（Ｃ１十〇、＋
０４）、Ｎ２＝に２・（Ｃ２＋Ｃ，＋Ｃ４）、 Ｎ３＝
に２・（Ｃ１＋Ｃ２＋０３）、及びＮ４＝に２・（Ｃ１
＋Ｃ２＋Ｃ４）となシ、演算部においてこれらの値を弐
〇に代入すると、 コＲ（Ｎ３−Ｎ４） コＲＮ２・（Ｃ１十Ｃ２＋Ｃ
３）−に２・（Ｃ１＋０２＋Ｃ４）−ＲＣ３−Ｃ４ となる。
２ｍないし２２ｄを順次閉じる制御信号４０′をアナロ
グ群２２へ出力する。従って、発振部２４には電極コな
いしＳのうちのいずれか３つの電極が同時に接続され、
接続される容量値が犬′きくなるため発振部２４の発振
周期は接続されたコンデンサの容量との間に線形性を保
つこととなる。従って、Ｎ、＝＝に２・（Ｃ１十〇、＋
０４）、Ｎ２＝に２・（Ｃ２＋Ｃ，＋Ｃ４）、 Ｎ３＝
に２・（Ｃ１＋Ｃ２＋０３）、及びＮ４＝に２・（Ｃ１
＋Ｃ２＋Ｃ４）となシ、演算部においてこれらの値を弐
〇に代入すると、 コＲ（Ｎ３−Ｎ４） コＲＮ２・（Ｃ１十Ｃ２＋Ｃ
３）−に２・（Ｃ１＋０２＋Ｃ４）−ＲＣ３−Ｃ４ となる。
〔第３実施例〕
第１実施例においては、カウンタ部２６が発振部２４の
出力パルスが所定数入力する間にクロックツ母ルス発生
゛部２８からのクロック／４１ルスの計数を行っている
が、第３実施例はカウンタ部２６が所定数のクロックパ
ルスが入力する間に発振部２４からの出力パルスの計数
を行うように構成される。カウンタ部２６の計数値は発
振部２４の出力パルスの周波数に対応し、コンデンサＣ
０１ないしＣｏ４をそれぞれ発振部２４に接続したとき
にカウンタ部２６が計数した値をｎ、ないしｎ４とする
と、周期と周波数とは逆数関係にあるから、式％式％ 第１実施例は、第１実施例の第３電極５の構成を変形し
たものであり、第１図に示すように、第５電極５に対応
する第６電極１（１５，１０６−を第、２電極２及び第
３電極３を挾み込むように配置して構成され、傾斜検出
部１０が対称型に形成される。
出力パルスが所定数入力する間にクロックツ母ルス発生
゛部２８からのクロック／４１ルスの計数を行っている
が、第３実施例はカウンタ部２６が所定数のクロックパ
ルスが入力する間に発振部２４からの出力パルスの計数
を行うように構成される。カウンタ部２６の計数値は発
振部２４の出力パルスの周波数に対応し、コンデンサＣ
０１ないしＣｏ４をそれぞれ発振部２４に接続したとき
にカウンタ部２６が計数した値をｎ、ないしｎ４とする
と、周期と周波数とは逆数関係にあるから、式％式％ 第１実施例は、第１実施例の第３電極５の構成を変形し
たものであり、第１図に示すように、第５電極５に対応
する第６電極１（１５，１０６−を第、２電極２及び第
３電極３を挾み込むように配置して構成され、傾斜検出
部１０が対称型に形成される。
〔第３実施例〕
第３実施例は、第１実施例の傾斜検出部１０の電極の面
積を拡大するものであり、第５図に示すように、液体を
容れる容器をｉｏ７．ｘｏｓの１つによって構成し、容
器１０７の下壁部に第１電極１を、土壁部の対称位置に
第ユ電極２及び第３電極３を取付け、また容器１０８の
下壁部に第１電極１を、土壁部の中央部すなわち傾斜角
測定可能範囲において常に気泡１００に対向する位置に
第４を電極４を、また土壁部の側部すなわち傾斜角測定
可能範囲において常に気泡１００に対向しない位置に第
５電極を取付けてなる。容器１０７゜１０８の第１電極
１は互に接続されて第１実施例と同一の回路に連結され
る。第５実施例においては、第１実施例に比較して同−
容積によシ大きな面積の電極を設けてより大きなコンデ
ンサ容量を得ることができ、信号処理が容易である利点
を有する。
積を拡大するものであり、第５図に示すように、液体を
容れる容器をｉｏ７．ｘｏｓの１つによって構成し、容
器１０７の下壁部に第１電極１を、土壁部の対称位置に
第ユ電極２及び第３電極３を取付け、また容器１０８の
下壁部に第１電極１を、土壁部の中央部すなわち傾斜角
測定可能範囲において常に気泡１００に対向する位置に
第４を電極４を、また土壁部の側部すなわち傾斜角測定
可能範囲において常に気泡１００に対向しない位置に第
５電極を取付けてなる。容器１０７゜１０８の第１電極
１は互に接続されて第１実施例と同一の回路に連結され
る。第５実施例においては、第１実施例に比較して同−
容積によシ大きな面積の電極を設けてより大きなコンデ
ンサ容量を得ることができ、信号処理が容易である利点
を有する。
本発明は、傾斜検出部に電極間に常に気泡を挾み込むコ
ンデンサと電極間に常に気泡を挾み込むことがないコン
デンサとを設けることにより、コンデンサの電極間に気
泡を有する容器を介在させてその容量変化によって傾斜
角を測定する傾斜角測定装置の周囲温度の影響を排除す
ることができる効果を有する。
ンデンサと電極間に常に気泡を挾み込むことがないコン
デンサとを設けることにより、コンデンサの電極間に気
泡を有する容器を介在させてその容量変化によって傾斜
角を測定する傾斜角測定装置の周囲温度の影響を排除す
ることができる効果を有する。
第１図は第１実施例の傾斜検出部の側面図、第２図は第
１実施例の傾斜検出部の変形例の垂直断面図、第３図は
本発明の原理説明図、第４図は第１実施例のブロックダ
イヤグラム、第５図は第４図の構成の波形図、第６図は
第ユ実施例のブロックダイヤグラム、第１図は第３実施
例の傾斜検出部の側面図、第５図は第５実施例の傾斜検
出部の側面図、及び第９図は従来の傾斜検出部の側面図
、である。 １ないし５ 第１電極ないし第３電極Ｃｏ、
ないしＣｏ ４ 第１コンデンサないし第１コン
デンサ １０ 傾斜検出部 ２０ 容量検出部 ２２ａ々いし２２ｄ アナログヌイツテ２４
発振部 ３０ 制御部 ３４ シュミットトリガ３５
ＮＡＮＤ回路５０ 演算部
１実施例の傾斜検出部の変形例の垂直断面図、第３図は
本発明の原理説明図、第４図は第１実施例のブロックダ
イヤグラム、第５図は第４図の構成の波形図、第６図は
第ユ実施例のブロックダイヤグラム、第１図は第３実施
例の傾斜検出部の側面図、第５図は第５実施例の傾斜検
出部の側面図、及び第９図は従来の傾斜検出部の側面図
、である。 １ないし５ 第１電極ないし第３電極Ｃｏ、
ないしＣｏ ４ 第１コンデンサないし第１コン
デンサ １０ 傾斜検出部 ２０ 容量検出部 ２２ａ々いし２２ｄ アナログヌイツテ２４
発振部 ３０ 制御部 ３４ シュミットトリガ３５
ＮＡＮＤ回路５０ 演算部
Claims (15)
- （１）上方に凸な湾曲面を有し、気泡を存在させて液体
を容れ、壁面に第１電極ないし第５電極を備え、第１電
極と対をなす第２電極及び第３電極とは上記気泡を挾む
如く対向して配置され、第４電極は傾斜角測定可能範囲
の傾斜において常に気泡に対面する位置に配置され、第
５電極は傾斜測定可能範囲の傾斜において気泡に対面す
ることがない位置に配置された傾斜検出部と、第１電極
と第２電極によつて形成される第１コンデンサの容量と
、第１電極と第３電極によつて形成される第２コンデン
サと、第１電極と第４電極によつて形成される第３コン
デンサと、第１電極と第３電極によつて形成される第４
コンデンサとのそれぞれの容量を検出する容量検出部と
、 第１コンデンサの容量と第２コンデンサの容量との差を
第３コンデンサの容量と第４コンデンサの容量との差で
除する演算部と から構成されることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記容量検出部は、上記コンデンサの容量によ
つて発振周波数が変化する発振部と、該発振部の出力の
周期または周波数を計数する計数部とを有し、上記発振
部は第１コンデンサないし第４コンデンサの容量に対応
した周期および周波数の出力を行い上記計数部はこの出
力の周期または周波数を計数することを特徴とする傾斜
角測定装置。 - （３）特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記発振部に第１コンデンサないし第４コンデ
ンサと並列に接続された第５コンデンサを設けたことを
特徴とする傾斜角測定装置。 - （４）特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記発振部は単一の発振回路からなり、また上
記容量検出部は第２電極ないし第５電極と上記発振部と
の間にスイッチ回路を設けていることを特徴とする傾斜
角測定装置。 - （５）特許請求の範囲第４項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記スイッチ回路は上記第２電極ないし第５電
極を択一的に上記発振回路へ接続することを特徴とする
傾斜角測定装置。 - （６）特許請求の範囲第４項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記スイッチ回路の動作は、第２電極、第４電
極及び第５電極を発振回路に接続する第１ステップと、
第３電極、第４電極及び第５電極を発振回路に接続する
第２ステップと、第２電極ないし第４電極を発振回路に
接続する第３ステップと、第２電極、第３電極及び第５
電極を発振回路に接続する第４ステップとからなり、上
記演算部は上記計数部の第１ステップ時と第２ステップ
時の出力差を、第３ステップ時と第４ステップ時の出力
差で除することを特徴とする傾斜角測定装置。 - （７）特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記発振回路は第２電極ないし第５電極のそれ
ぞれに接続される第１発振回路ないし第４発振回路より
なることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （８）特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記容量検出部は上記計数部が所定期間上記発
振回路の出力を計数した値によつて容量検出をすること
を特徴とする傾斜角測定装置。 - （９）特許請求の範囲第２項に記載の傾斜角測定装置に
おいて、上記容量検出部は上記計数部が上記発振回路の
出力を所定数計数するのに要した時間によつて容量検出
をすることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （１０）特許請求の範囲第１項に記載の傾斜角測定装置
において、上記第４電極は第２電極と第３電極に挾まれ
て配置されていることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （１１）特許請求の範囲第１０項に記載の傾斜角測定装
置において、上記第２電極と第３電極は同じ形状であり
かつ同一面積であることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （１２）特許請求の範囲第１項に記載の傾斜角測定装置
において、上記第５電極は２つの部分電極からなり、こ
の２つの部分電極は上記第２電極ないし第４電極を挾み
込むように配置されていることを特徴とする傾斜角測定
装置。 - （１３）特許請求の範囲第１２項に記載の傾斜角測定装
置について、上記第５電極の部分電極は互いに同一面積
であることを特徴とする傾斜角測定装置。 - （１４）特許請求の範囲第１項に記載の傾斜角測定装置
において、傾斜検出部は２つの容器を備え、上記第１電
極を上記２つの容器に取付け、又、一方の容器に第２電
極及び第３電極を取り付け、他方の容器に第４電極及び
第５電極を取り付けたことを特徴とする傾斜角測定装置
。 - （１５）特許請求の範囲第１４項に記載の傾斜角測定装
置において、上記第２電極と上記第３電極とが同一面積
であり、また上記第４電極と上記第５電極とが同一面積
であることを特徴とする傾斜角測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59248533A JPS61126414A (ja) | 1984-11-24 | 1984-11-24 | 傾斜角測定装置 |
| US06/782,442 US4628612A (en) | 1984-11-24 | 1985-10-01 | Tilt angle detection device |
| DE8585308357T DE3581707D1 (de) | 1984-11-24 | 1985-11-15 | Neigungsmesser. |
| EP85308357A EP0183454B1 (en) | 1984-11-24 | 1985-11-15 | Tilt angle detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59248533A JPS61126414A (ja) | 1984-11-24 | 1984-11-24 | 傾斜角測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61126414A true JPS61126414A (ja) | 1986-06-13 |
| JPH0476043B2 JPH0476043B2 (ja) | 1992-12-02 |
Family
ID=17179599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59248533A Granted JPS61126414A (ja) | 1984-11-24 | 1984-11-24 | 傾斜角測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4628612A (ja) |
| EP (1) | EP0183454B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61126414A (ja) |
| DE (1) | DE3581707D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02150707A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Kyoto Pref Gov | 水準器 |
| JPH08128826A (ja) * | 1994-11-01 | 1996-05-21 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ測量装置 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01128115U (ja) * | 1988-02-25 | 1989-09-01 | ||
| CA1314706C (en) * | 1988-08-02 | 1993-03-23 | Kikuo Shimura | Inclination angle detector |
| US5083383A (en) * | 1989-03-21 | 1992-01-28 | Zircon International, Inc. | Electronic capacitance level with automatic electrode selection |
| CA2049963C (en) * | 1989-03-21 | 2001-08-28 | Charles E. Heger | Electronic capacitive level with automatic electrode selection |
| US5479716A (en) * | 1994-07-12 | 1996-01-02 | Design & Test Technology, Inc. | Capacitive based gravity sensor |
| US5612679A (en) * | 1995-03-14 | 1997-03-18 | Burgess; Lester E. | Electrolytic tilt sensor |
| US5630280A (en) * | 1995-05-01 | 1997-05-20 | The Fredericks Company | Dual axis electrolytic tilt sensor |
| US5802728A (en) * | 1995-08-17 | 1998-09-08 | Watson Industries, Inc. | Liquid level and angle detector |
| WO1999010714A1 (en) * | 1997-08-25 | 1999-03-04 | Millennium Sensors Ltd. | A compensated capacitive liquid level sensor |
| US6023971A (en) * | 1997-09-30 | 2000-02-15 | Swartz; Harold L. | Angle sensor and monitoring circuit |
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| DE102008025236B4 (de) * | 2008-05-27 | 2010-04-29 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Kapazitiver Sensor und ein Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Sensors |
| CN101839711A (zh) * | 2010-05-18 | 2010-09-22 | 山东大学 | 一种便携式的数字化高精度倾角测量仪及测量方法 |
| CA2944616A1 (en) | 2014-03-31 | 2015-10-08 | University Of Utah Research Foundation | Fluid analysis device and associated systems and methods |
| CN104864847A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-26 | 杭州电子科技大学 | 一种倾斜度测量仪的测量电路 |
| US10448875B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-10-22 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with integrated electrical and mechanical shielding |
| CN105270440B (zh) * | 2015-11-08 | 2018-06-22 | 湖北文理学院 | 一种测量钢轨上下表面坡度的设备 |
| WO2018217818A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-29 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with minimized sensitivity to manufacturing variability and environmental changes |
| DE102018214780A1 (de) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. | Sensorzelle, Sensor und Verfahren zum Bereitstellen einer Sensorzelle |
| CN113302449A (zh) | 2019-01-17 | 2021-08-24 | 米沃奇电动工具公司 | 二基准瓶安装系统和方法 |
| US11193764B2 (en) * | 2019-01-17 | 2021-12-07 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Two datum vial mounting system and method |
| US11929390B2 (en) * | 2021-02-12 | 2024-03-12 | International Business Machines Corporation | Temperature-dependent capacitor |
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|---|---|---|---|---|
| US3096591A (en) * | 1960-06-29 | 1963-07-09 | Jr Edward F Higgins | Radio frequency leveling device |
| US3497950A (en) * | 1967-09-28 | 1970-03-03 | British Aircraft Corp Ltd | Tilt-sensitive devices |
| US4077132A (en) * | 1977-02-22 | 1978-03-07 | Keuffel & Esser Company | Digital level indicator |
| SU756199A1 (ru) * | 1978-10-18 | 1980-08-15 | Viktor Morgunov | Электролитический датчик угла наклона 1 |
| SU767507A1 (ru) * | 1978-12-05 | 1980-09-30 | Предприятие П/Я Г-4605 | Способ измерени угла наклона |
| CH660522A5 (de) * | 1981-10-02 | 1987-04-30 | Geotronics Ab | Elektronische nivelliervorrichtung. |
| US4536967A (en) * | 1984-01-09 | 1985-08-27 | Spectron Glass And Electronics, Incorporated | Tilt sensor and method of assembly |
-
1984
- 1984-11-24 JP JP59248533A patent/JPS61126414A/ja active Granted
-
1985
- 1985-10-01 US US06/782,442 patent/US4628612A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-11-15 DE DE8585308357T patent/DE3581707D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-11-15 EP EP85308357A patent/EP0183454B1/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02150707A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Kyoto Pref Gov | 水準器 |
| JPH08128826A (ja) * | 1994-11-01 | 1996-05-21 | Asahi Optical Co Ltd | レーザ測量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0183454A3 (en) | 1988-08-31 |
| EP0183454A2 (en) | 1986-06-04 |
| DE3581707D1 (de) | 1991-03-14 |
| EP0183454B1 (en) | 1991-02-06 |
| JPH0476043B2 (ja) | 1992-12-02 |
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