[發明專利]圓盤彈簧電容式傾角測試器及測試方法

有效

• 申請號: 202011020127.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112284340B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張照鋒;吳明康;聶子健;蔡紀源;王順華;李璟;殷家騰;高燕;孫冬;顧斌;吳珊珊;湯滟
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G01C1/00;G01B7/30
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

本發明涉及角度檢測技術領域，尤其涉及一種圓盤彈簧電容式傾角測試器及測試方法，本發明通過兩個極板構成電容器，金屬滑塊構成一個極板，滑塊覆蓋的M個金屬底盤界壁構成另一個極板；根據電容器的電容值和電感值計算正弦波振蕩器的振蕩頻率；通過檢測不同位置的界壁構成的電容所生成的不同振蕩頻率，測量傾斜面與水平面的夾角；根據滑塊圓弧面正對的底盤界壁的序號計算滑塊重力G在底盤上的分力模值G_xoy自x軸的逆時針方向轉角，從而計算傾斜平面中與G_xoy正交的向量；最后根據傾斜面與水平面的夾角和xoy平面中與G_xoy正交的向量g_xoy計算傾斜面的法線向量，得到目標結果，實現傾斜的被測平面傾斜度檢測。

技術領域

本發明涉及角度檢測技術領域，尤其涉及一種圓盤彈簧電容式傾角測試器及測試方法。

背景技術

在工農業生產和服務、科學研究及日常生活中，角度或傾斜度測量是時常需要的，例如在設備安裝、機械加工、建筑施工和交通運輸等領域。然而，目前角度測量儀普遍存在精度低或者性價比不高的缺點，本發明旨在解決該問題。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種圓盤彈簧電容式傾角測試器及測試方法，實現傾斜度檢測，檢測精度高。

為解決以上技術問題，本發明的技術方案為：圓盤彈簧電容式傾角測試器，包括包括信號采集模塊、信號轉換模塊和控制處理模塊；

信號采集模塊，包括圓形底盤、底盤界壁、弓形滑塊、兩個彈簧和高頻電纜；底盤界壁數量為多個分離而緊密排列且周向均勻分布于圓形底盤的邊緣，弓形滑塊的圓弧一側靠近底盤界壁，底盤界壁和弓形滑塊均為金屬材質，每個底盤界壁上電連接有一個模擬開關；弓形滑塊的圓弧兩端分別連接彈簧一端，兩個彈簧的另一端固定于圓形底盤圓心位置處，弓形滑塊的圓弧兩端電連接于高頻電纜一端；

信號轉換模塊包括依次連接的正弦波振蕩器、比較器和計數器；正弦波振蕩器電連接于高頻電纜另一端和模擬開關；計數器一端電連接于比較器另一端電連接于控制處理模塊；正弦波振蕩器產生正弦波信號后通過比較器將正弦波轉換為方波信號，計數器用于記錄方波信號脈沖數；

控制處理模塊電連接于模擬開關用于選擇一部分相鄰底盤界壁與振蕩器電連通、用于根據計數器記錄的指定時隙內輸入的脈沖數除以時隙寬度獲得振蕩器的振蕩頻率和用于根據檢測到的滑塊圓弧面中心正對的底盤界壁的序號集計算傾斜面的法線向量。

按以上方案，控制處理模塊包括微處理器、顯示器、語音播放器和鍵盤，微處理器電連接于計數器進行斜面法線向量的計算，顯示器、語音播放器和鍵盤均電連接于微處理器用于人機交互；微處理器還電連接于模擬開關以選擇一部分相鄰底盤界壁與振蕩器電連通。

按以上方案，測試器還包括機箱、隔盤、面盤、電子模塊盒和電池盒；機箱為內部中空的方形結構，隔盤水平安裝于機箱內用于將機箱內部分為上腔和下腔，底板置于機箱內下腔中，機箱底面與底板平行，電子模塊盒設于機箱內上腔中用于放置信號調理模塊和控制模塊，電池盒也設于機箱內上腔中用于給系統供電，面盤水平設于機箱內上腔上表面用于固定和開放顯示器、語音播放器和鍵盤。

圓盤彈簧電容式傾角測試方法，采用上述的圓盤彈簧電容式傾角測試器，測試方法為：

步驟1：給當前底盤界壁的序號k賦值為0；

步驟2：輸出控制模擬開關的編碼指令，將序號范圍在max(0,k-(M-1)/2)～min(N-1,k+(M-1)/2)的底盤界壁與振蕩器連接的通道電連通，為逐一掃描式連通；其中，N代表底盤界壁數量，M表示滑塊和底盤界壁構成的電容器中底盤界壁的數量；

步驟3：將計數器記錄的指定時隙內輸入的脈沖數除以時隙寬度得到振蕩器的振蕩頻率f_k；