[發明專利]基于加速度計的傾斜傳感器和使用該傾斜傳感器的方法

有效

• 申請號: 201210058538.9
• 申請日: 2005-11-08
• 公開（公告）號: CN102607521A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: L·戴維森
• 申請（專利權）人: 沙厄-丹福絲股份有限公司
• 主分類號: G01C9/02
• 分類號: G01C9/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱立鳴

本申請是申請人于2005年11月8日提交的、申請號為“200510120160.0”、名稱為“基于加速度計的傾斜傳感器和使用該傾斜傳感器的方法”的分案申請。

技術領域

本發明涉及傾角計或傾斜傳感器，具體來說，涉及一基于加速度計的傾斜傳感器和使用該傾斜傳感器的方法。

背景技術

加速度計通常安裝在各種裝置上，并用來測量裝置相對于水平軸線的傾斜度。加速度計在重力加速度下起作用并檢測重力場中的偏位。具體來說，當一加速度計相對于水平軸線傾斜某一角度時，作用在加速度計上的重力的垂直分量發生變化，導致加速度計內的電子部件不同地反應，并變化加速度計的輸出讀數。某些加速度計利用一壓電晶體和一質量，由此，傾斜角的變化導致質量在壓電晶體上施加變化的壓力，這就產生輸出信號。在其它的加速度計中，使用一電容器和電阻器來有效地形成一質量-彈簧系統，由此，輸出信號在重力作用下隨傾斜角而變化。

傳統的基于傾斜傳感器的加速度計對每一轉動軸線使用一單獨的加速度計。例如，一典型的雙軸線傾斜傳感器利用兩個加速度計。為了糾正誤差的目的，通常對每個轉動軸線使用一附加的加速度計。換句話說，為了讓雙軸線傾斜傳感器實現冗余性，需要四個加速度計。

傳統的基于傾斜傳感器的加速度計的一個缺點在于，它通常難于確定裝置是否合適地發揮了功能。許多基于傾斜傳感器的加速度計已安裝了能驗證加速度計合適功能的自檢模式。這些自檢模式的弱點在于，在自檢模式的時候加速度計對于傾斜不能作出反應。

傳統傾斜傳感器的另一缺點在于，在安裝過程中，它通常難于精確地將加速度計的坐標系統與要求測量的坐標系統對齊。通常這樣的精確度需要復雜的制造過程。制造商常相對于最終組裝好的產品保持加速度計軸線方向的精確控制。然而，要在加速度計和最終產品的安裝點之間保持相同水平的精度較為困難。與加速度計測量軸線對齊不準會降低沿要求方向的靈敏度而增加橫軸的靈敏度，它是對于沿正交于要求測量軸線方向的加速度的靈敏度。

傳統傾斜傳感器的還有另一缺點在于，如果在不改變物理設計使它能用于具有不同坐標系統的各種應用的情形下，不是不能改變最終組裝好的產品的坐標系統的話，則這是困難的。可測量傾斜的最終產品可用于許多各具有其自己坐標系統的不同的產品中。因此，傾斜傳感器所要求的安裝部位和定向可能需要改變。由于這些可能性，所以，通常需要改變坐標系統而不變化該傾斜傳感器。

因此，本發明的一主要目的是提供一基于傾斜傳感器的加速度計，其允許在正常操作過程中進行誤差探測。

本發明的另一主要目的是提供一傾斜傳感器，其能容易地對齊于和安裝在一裝置上，而不需復雜的制造過程或對傾斜傳感器部件的調整。

上述的和其它的目的對于本技術領域內的技術人員是很顯然的。

發明內容

提供一傾斜傳感器，由此，傾斜傳感器具有安裝在一底部上并定位在一公共平面內的至少三個加速度計。較佳地，加速度計圍繞該公共平面的原點等距離地間隔開，相對于彼此大約間隔120°角。此外，第一加速度計較佳地相對于公共平面的其中一個軸線定位在45°角處。

還提供一使用傾斜傳感器根據加速度計的讀數來確定傾斜角的方法。

附圖的簡要說明

圖1是一基于本發明的傾斜傳感器的加速度計的平面圖。

具體實施方式

參照圖1，提供一傾斜傳感器10，其具有一用來固定到一最終組裝產品上的底板12，所述最終組裝產品諸如重型機械，或在一簡化的應用中諸如木匠的水平儀。底板12可包括一外殼(未示出)，并可由本技術領域內已知的任何傳統材料制成。

如圖1所示，至少三個加速度計14、16和18安裝在底板12上。本發明考慮可使用附加的加速度計來用于冗余設計或可檢測兩個以上方向的傾斜。此外，加速度計14-18包括任何類型的基于力的加速度計，它們檢測帶有傾斜度的重力的偏移。

加速度計14-18定位在一公共平面內，例如，一X-Y平面。盡管X和Y軸通常與平行于水平方向的那些軸線相關，但本發明考慮可以是任何軸線的定向，包括一Z軸或垂直軸線。較佳地，如圖1所示，加速度計14-18圍繞公共平面的原點等距離地間隔，以使加速度計14-18彼此大約間隔120°。此外，加速度計14-18較佳地定位成：第一加速度計14相對于X軸成大約45°角，圖1中用角Θ表示。加速度計14-18相對于彼此固定，以使所有三個都經受相同的重力加速度。