JPS61138112A - 微小傾角測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 挟監分国 本発明はセオドライト等の微小傾斜角を測定する装置に
関するものである。

び　の− 従来、傾斜角を測定するための装置としては。

例えば気泡の位置を検出するもの、光学的差動によるも
の、コンデンサの対面距離を利用したもの等があるが、
微小角変位に対する感度が悪かったり構造上スペースを
多く必要とするため、セオドライト等小型で高い精度を
要求される装置に装着して使用するには問題であった。

且−一魚 本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり。

容器の傾斜に伴なって容器内液体が移動して起こる容器
底部の圧力変化を検知することにより傾斜角を測定する
ことを特徴とし、構造が簡単で小型化が可能であり、し
かも微小角変位を感度良く測定可能な微小傾角測定装置
を提供することを目的とする。

去１」（旧組腹 以下１図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明一実施例の微小傾角測定装置を示す概略
図である。第１図において、被測定物に固定できる直方
体の容器１の中には、比重が大きく粘性のあまり高くな
い液体２１例えば水銀等が容器内容積より少ない量封入
されている。また、容器１の底面には液体２により底面
方向に加わる圧力を測るための圧力センサー３．４．５
が配設されており、このうち圧力センサー５は容器傾斜
による液体２の圧力変化のない容器中央底面に、圧力セ
ンサー３，４は圧力センサー５を挾んで左右対称に夫々
位置しているにれらの圧力センサー３，４．５の出力は
、夫々モジュールアンプ６゜７．８を介して電圧として
得られ、モジュールアンプ６．７の出力は差動増ＩＩＭ
器９に入力され、圧力センサー５の出力は温度による液
体２の比重変動等、容器傾斜以外の出力変動値を出力す
る補正回路１０に入力される。差動増幅器９と補正回路
ＩＯの出力は１両者の差を出力する演算回路１１に接続
されている。また演算回路１１の出力ＥＯは１図示しな
い表示装置に接続され、傾斜方向と＠斜角値を表示でき
るようになっている。

次に、Ｊ：、記圧力センサー３，４，５、モジュールア
ンプ６．７，８、差動増幅器９．補正回路１０及び演算
回路１１の実施例を第２図乃至第５図を用いて説明する
。

第２図は圧力センサー３とモジュールアンプ６を接続し
た状態を示す回路図であり、圧力センサー３は４つの抵
抗を菱形に組んで構成され、これら４つの抵抗の抵抗値
が圧力によって変化することを利用して、抵抗と演算増
幅器によりハイブリット化されたモジュールアンプ６を
介して圧力を電圧に変換して出力している。尚、圧力セ
ンサー４．５とモジュールアンプ７．８の夫々を接続し
たものも第２図と同様の構成となるのは勿論である。

第３図は差動増幅器９を示し、モジュールアンプ６の出
力Ｅｌとモジュールアンプ７の出力Ｅ２とを入力し１両
者の差をＲｌ／　Ｒ２倍して出力するものである。

第４図は補正回路１０を示し、その反転入力端子にはモ
ジュールアンプ８の出力Ｅコが接続され、非反転入力端
子には容器１中央底面の基準圧力に相当する電圧出力Ｅ
４が接続されており、間者の差、即ち温度による液体２
の比重変動等容器ｌの傾斜によるもの以外の圧力変化を
上記差動増幅器９の出力ＥＳと同じレベルに増幅して出
力している。

第５図は演算回路１１を示し、その反転入力端子には補
正回路１０の出力Ｅ６が接続され、非反転入力端子には
差動増幅器９の出力Ｅ５が接続されて、傾斜出力値であ
る出力Ｅ５から補正値である出力Ｅ６を引いた値Ｅ７を
出力している。

ス１」駐ソ４１ 上記構成の本発明一実施例の作用を説明する。

第６図は容器１が水平に置かれている状態を、第７図は
容器１が傾いた状態を夫々示す断面図である。

先ず、第６図に示すように容器１が水平に置かれている
と、容器１内の液面は容器１の底面と平行状態になり、
圧力センサー３と圧力センサー４に加わる圧力は共にＩ
Ｃｌ１１２当り液体２の高さＨと比重Ｐの積ＨＰで表わ
すことができ、等しくなっていることがわかる。

次に、第７図に示すように圧力センサー４側に容器１を
θ傾けると、センサー３上の液体２の高さｈｌは ｈ　　１　　＝　　（Ｈ−ｎｔ、ａｎ（？）　　ｃｏｓ
　θ　　　　　　　　　・・・・・（１）となり液面が
低くなるので圧力センサー３に加わる圧力は減少する。

一方、センサー４上の液体２の高さｈ２は り、２　　＝　　　（Ｈ＋　　Ｑ　　ｔ、ａｎ　　θ　
）　　ｃｏ５　　θ　　　　　　　　　　　・・　・　
・・　（２ンとなり液面が高くなるので圧力センサー４
に加わる圧力は増加する３ 尚、上記Ｑは容器１底面の中心（圧力センサー５の中心
）から夫々圧力センサー３，４の中心までの距離である
。

微小傾斜においては（１）式、（２）式のｃｏｓθを無
視することができるため上記（１）式、（２）式をｈｌ
：）（−Ｑｔ、ａｎ　θ　　　　　　　　　・・・・・
（１）′ｈ２＝Ｈ＋１２ｊａｎ　θ　　　　　　　　　
−−−−−（２）’に近似させることができる。

従って、センサー３とセンサー４の圧力差は２　Ｑ　ｔ
ａｎθ、Ｐ　となり、容器ｌが水平状態のときはゼロで
、容器１の傾斜が大きいほど大きくなる。

即ち、このセンサー３とセンサー４の圧力差は容器ｌの
傾斜に対応する変化量であり、この圧力差を電圧に変換
して差動増幅器９から出力している。

尚、傾斜方向の検出は、出力値の符号により判別できる
。

また、センサー５による出力変動は容器１の傾斜に依存
しないため、温度による液体２の比重変動等、容器傾斜
以外の要因で起こり、これを利用して圧力センサー５の
出力を補正回路１０で補正値に変換し、演算回路１１に
より差動増幅器９の出力を補正している。

このように、本実施例においては容器１の傾斜によって
容器１内の液体２が移動し、圧力センサー３及び圧力セ
ンサー４に加わる圧力が変化することを利用して、圧力
センサー３及び圧力センサー４の出力変化を検知するこ
とで容器１の傾斜角を測定しており、更に圧力センサー
３及び圧力センサー４の容器１の傾斜に対しての逆出力
特性を利用して、差動増幅器９により微小なセンサー出
力変化を倍増し、しかも変化量と傾斜方向のみの信号と
している。

尚、上記実施例においてはセンサー３とセンサー４を左
右対称に配置したが、電気的な位置補正手段を設ければ
左右対称である必要はなく、また。

２次元の傾斜を考慮する場合には、第８図に示すように
圧力センサー３，４の中心を結ぶ軸と直交する軸上に圧
力センサー３ａ、４ａを追加すれば良い。更に、容器１
の形状も上記実施例の如く直方体に限定されるものでは
なく、例えば小容器の底部をパイプにて直結する１字型
の容器等、対称で容器傾斜による容器内液体の移動が検
知できる容器であれば良い。

羞−一来 以上のように１本考案の装置によれば極めて簡単な構成
でスペースをとらないところから小型装置等にも装着が
容易であり、また微小傾斜角を感度良く測定できる等そ
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の概略図、第２図は圧力センサ
ーとモジュールアンプを接続した状態の一例を示す図、
第３図は差動増幅器の一例を示す図、第４図は補正回路
の一例を示す図、第５図は演算回路の一例を示す図、第
６図は容器が水平に置かれている状態を示す断面図、第
７図は容器が傾いた状態を示す断面図、第８図は２次元
の傾斜を測定する本発明実施例の要部斜視図である。 ■・・・容器　　　２・・・液体 ３．４．３ａ、４ａ・・・圧力センサー（第２の圧力セ
ンサー） ５・・・圧力センサー（第１の圧力センサー）９・・・
差動増幅器（第１の電気手段）１０・・・補正回路（第
２の電気手段）１１・・・演算回路（第３の電気手段）
特許出願人　　旭光学工業株式会社 系２囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物の傾斜に対応して傾斜する容器と、該容器内に
   容器内容積より少ない量封入される比重が大きく粘性の
   低い液体と、前記容器の底部中央位置に設けられた第１
   の圧力センサーと、該第１の圧力センサーを挟む位置に
   設けられた少なくとも２個の第２の圧力センサーと、該
   第２の圧力センサーの出力を差動増幅する第１の電気手
   段と、前記第１の圧力センサーの出力と基準値とを差動
   増幅する第２の電気手段と、該第１と第２の電気手段の
   出力を入力してその差を出力する第３の電気手段とを具
   備する微小傾角測定装置。