[發明專利]成對四等分環-圓嵌套極板相向交錯放置式傾角測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201410179173.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN104019797A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 郭佳豪;譚久彬;胡鵬程
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C9/20
• 分類號: G01C9/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種成對四等分環-圓嵌套極板相向交錯放置式傾角測量方法，其特征在于：所述方法步驟如下：

(1)、將一個圓形金屬板和外部圓環形金屬板共面同心放置，且外部圓環形金屬板沿徑向四等分，得到四份四分之一圓環形金屬板，所述每一份四分之一圓環形金屬板分別與圓形金屬板形成電容，所述一個圓形金屬板與四份四分之一圓環形金屬板組合得到環形共面電容測頭；

(2)、將兩個上述環形共面電容測頭垂直浸入到絕緣性液體中，兩個環形共面電容測頭共軸相向放置，且兩個環形共面電容測頭的四分之一圓環形金屬板交錯分布，絕緣性液體的液面通過兩個環形共面電容測頭的中心，每一份四分之一圓環金屬板與圓形金屬板形成的電容容值由空氣的介電常數、絕緣性液體的介電常數、各自極板裸露在空氣中部分所對的扇形角和浸沒在絕緣性液體中部分所對的扇形角共同決定；

(3)、上述兩個環形共面電容測頭沿中心進行圓周旋轉時，其傾角發生改變，絕緣性液體的液面保持水平，兩個環形共面電容測頭與絕緣性液體的相對位置發生變化，各極板裸露在空氣中部分所對的扇形角和浸沒在絕緣性液體中部分所對的扇形角發生改變，測量上述四分之一圓環形金屬板與圓形金屬板形成的電容容值的變化，求得傾角值；

(4)、上述兩個環形共面電容測頭沿中心進行圓周旋轉，絕緣性液體液面臨近任一環形共面電容測頭的徑向分割線時，取另一環形共面電容測頭所得的計算結果作為最終傾角計算結果。

2.一種成對四等分環-圓嵌套極板相向交錯放置式傾角測量裝置，包括電容測量單元(28)和傾角計算單元(29)，所述電容測量單元(28)與傾角計算單元(29)連接；其特征在于：所述裝置還包括傳感器單元(27)，所述傳感器單元(27)的構造是：在兩端呈開口狀的圓柱體容器(15)的兩開口端分別密封裝配兩個圓形絕緣基板(7、14)，在圓柱體容器(15)腔內位于兩個圓形絕緣基板(7、14)里側面上分別配裝兩個環形共面電容測頭A、B(1、8)；所述環形共面電容測頭A(1)由一個圓形金屬板a(2)和四個四分之一圓環形金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)構成，其中四個四分之一圓環形金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)配置在一個圓形金屬板a(2)外側，且四個四分之一圓環形金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)與一個圓形金屬板a(2)共面同心，四個四分之一金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)沿周向均勻分布；所述環形共面電容測頭B(8)由一個圓形金屬板f(9)和四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)構成，其中四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)配置在一個圓形金屬板f(9)外側，且四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)與一個圓形金屬板f(9)共面同心，四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)沿周向均勻分布；所述環形共面電容測頭A(1)的四個四分之一圓環形金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)和環形共面電容測頭B(8)的四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)交錯分布；十根電位引線(17、18、19、20、21、22、23、24、25、26)依次分別將圓形金屬板a(2)、四個四分之一圓環形金屬板b、c、d、e(3、4、5、6)和圓形金屬板f(9)、四個四分之一圓環形金屬板g、h、i、j(10、11、12、13)與電容測量單元(28)的輸入端連接；所述圓柱體容器(15)呈橫置，在所述圓柱體容器(15)內密封注入占圓柱體容器(15)體積二分之一的絕緣性液體(16)。

3.根據權利要求2所述的成對四等分環-圓嵌套極板相向交錯放置式傾角測量裝置，其特征在于：所述的圓形絕緣基板(7、14)由樹脂玻纖材料制成。

4.根據權利要求2所述的成對四等分環-圓嵌套極板相向交錯放置式傾角測量裝置，其特征在于：所述的絕緣性液體(16)是由甲醇、乙醇、異丙醇的醇類、丙酮、丁酮的酮類、二甘醇單丁基醚的醚類中的一種或多種成分組合的液體。