[發明專利]二軸傾斜傳感器及其使用方法

在審

• 申請號: 201510868660.6
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105509715A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 文劍光
• 申請（專利權）人: 蘇州迅威光電科技有限公司
• 主分類號: G01C9/36
• 分類號: G01C9/36;G01C9/32
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及傳感器領域，尤其涉及二軸傾斜傳感器及其使用方法。

背景技術

二軸傾斜傳感器，是廣泛使用在大地測量儀器、角度量儀以及需要高精度水平度的自動 安平裝置中的角度測量儀器，通常由透射式圓水準器、成像光路以及感光電路組成，以便于 數字信號檢測圓水準器的氣泡的位置來感知水平度。

傾斜傳感器是使用暗場條紋讓出射光平行通過，使其透過反射鏡讓暗場條紋轉向，其透 光容器使透過反射鏡轉向的條紋反射，使其條紋成像并通過感光裝置感光，再計算其傾角。 其典型代表是日本TOPCON，在全站儀中使用此傾斜傳感器，專利申請號為：97110370.4，公 開號為：CN1167907。此方法對暗場條紋的配置要求高，其條紋中心線需等距配置，條紋寬 度需沿正交方向變化地配置，且需通過兩種不同的方法來求X軸和Y軸方向的傾角，其成本 高，裝置復雜，且計算較復雜。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種具有高分辨率的二軸傾斜傳感器及其使用方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：二軸傾斜傳感器，包括傳感器殼體，所述 傳感器殼體的內部傾斜設置有分光片，分光片的上部水平設置有成像透鏡，成像透鏡的上部 設置有圓水準器；傳感器殼體的底部水平設置有第一接收器，傳感器殼體的下部的內側壁上 豎直設置有第二接收器，第一接收器以及第二接收器分別位于成像透鏡的成像面上；傳感器 殼體的頂部設置有光源，分光片的中心以及成像透鏡的中心均位于圓水準器的軸線上；還包 括設置在傳感器殼體的外側壁上的解算控制器，第一接收器以及第二接收器分別與解算控制 器相連。

光源發出光線，光線經過圓水準器后，經過成像透鏡，再經過分光片，將光線分解為不 同方向的兩束光線，兩束光線分別在第一接收器以及第二接收器上形成兩條識別線，經第一 接收器以及第二接收器識別后輸出波形分別進入解算控制器，由解算控制器解算出兩條識別 線的位置。

進一步的是：所述第一接收器的中心位于圓水準器的軸線上，第一接收器包括垂直設置 的第一接收器組以及第二接收器組，第一接收器組包括2個接收器，第二接收器組包括2個 接收器；所述圓水準器的軸線與分光片的光線接收面的交點位于第二接收器的中心線上，第 二接收器包括垂直設置的第三接收器組以及第四接收器組，第三接收器組包括2個接收器， 第四接收器組包括2個接收器。

進一步的是：所述光源由二極管構成，光源的下方水平設置有擴散片。

進一步的是：所述分光片與第一接收器之間的角度為45度；分光片與第二接收器之間的 角度為45度。

進一步的是：所述圓水準器的包括水準器殼體，水準器殼體的頂部設置有上玻璃隔層， 水準器殼體的底部設置有下玻璃隔層，水準器殼體內設置有透明液體，透明液體的上部有氣 泡，所述上玻璃隔層的內表面呈圓弧球面。

進一步的是：還包括基板，基板和傳感器殼體的接觸面上設置有曲率相同的圓弧。

本發明還提供了二軸傾斜傳感器的使用方法，包括二軸傾斜傳感器，所述方法包括以下 步驟：

a)將二軸傾斜傳感器安裝在需要測量傾斜角度的目標裝置上；

b)光源發出光線，光線經過圓水準儀后，經過分光片分光，在第一接收器以及第二接收 器上分別形成兩條識別線；

c)第一接收器以及第二接收器分別將兩條識別線的位置信息傳輸給控制器；

d)解算控制器對兩條識別線的位置信息的數據進行處理，計算出目標裝置的傾斜角度。

本發明有益效果是：光源發出光線，光線經過圓水準器后，經過成像透鏡，再經過分光 片，將光線分解為不同方向的兩束光線，兩束光線分別在第一接收器以及第二接收器上形成 兩條識別線，經第一接收器以及第二接收器識別后輸出波形分別進入解算控制器，由解算控 制器解算出兩條識別線的位置，完成對氣泡二維位置信息的采集；當二軸傾斜傳感器傾斜時， 解算控制器通過計算氣泡前后的位置差異計算出二軸傾斜傳感器的傾斜角度，數據采集方便， 且計算精確。

附圖說明

圖1為二軸傾斜傳感器結構示意圖；

圖2為二軸傾斜傳感器原理示意圖；