[其他]一種傾斜測量裝置

無效

• 申請號: 87100808
• 申請日: 1987-01-23
• 公開（公告）號: CN87100808A
• 公開（公告）日: 1987-09-02
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·詹姆斯·貝茨;凱爾文·羅杰·戴維斯;安德魯·詹姆斯·默里
• 申請（專利權）人: 杜拉塞爾國際公司
• 主分類號: G01C9/04
• 分類號: G01C9/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 葉凱東,吳增勇

本發明涉及一種傾斜測量裝置，特別是一種電子水準器用或傾斜計用的傳感器，但並不局限于此。

通常稱之為氣泡水準器的光學水準器，是人們所熟悉的。它根據充液玻璃瓶中的氣泡，在瓶內總要尋求最高的原理，可以對表面是否水平提供一種光學指示。因此，可把玻璃瓶做成微微彎曲的，以使它處在水平狀態時氣泡總是取平衡位置。象這樣的氣泡水準器，如果放在合適的框架中，還可以用來對表面是否垂直提供指示。

然而，這樣的氣泡水準器，不能超出一個極為有限的限度來測量水平偏差或垂直偏差。而且，由于水平測量或垂直測量與操作人員確定氣泡位置的能力有關，所以這種氣泡水準器難以做精確的讀數。比如光線很暗，視力不清這類因素，都會對此造成明顯的影響。

電子氣泡水準器，在比如美國專利4，167，818中曾由Cantarella提出過。該水準器用了一個局部充有導電液體的膜盒。膜盒中配置有若干個電極，電極之間的電阻，取決于膜盒中導電液體的位置，從而就取決于膜盒的傾斜狀況。該水準器可提供偏離水平和偏離垂直的傾斜角的讀數。這種水準器的缺點在于，對于水平或者垂直的任何測量精度，都與諸如溫度之類的環境條件有關，因為溫度的起伏可導致膜盒中導電液體水平面及其電阻的改變，從而也就影響到電極不均等地浸入導電液時對傾斜角的讀數。

本發明的第一個內容是，有一個局部充有液體的膜盒，其中液體體積的變化是溫度的函數，而且隨著由于溫度帶來的壓力變化，膜盒可做彈性變形。結果，膜盒內部體積將隨溫度而變化。因此要選擇膜盒的尺寸以及制做膜盒壁的材料，以便提供盒內液體水平面與溫度間的予定關系。

本發明的第二個內容是，有一個局部充有液體的膜盒，盒壁要做成使得盒內溫度引起的壓力變化將導致盒壁彈性變形，以使盒內水平面基本上保持不變。

本發明所述的實施例中，有一個園柱形的膜盒，選擇膜盒徑向壁隨盒內壓力增加所產生的凸起，即通過選擇徑向壁的厚度和制做材料，使得溫度變化所引起的液體體積增加能夠由膜盒體積的增加來補償，也即通過改變膜盒徑向壁的形狀來實現，以維持液體水平面基本上不變。

還有一種方法是，選擇膜盒徑向壁的外形變化，使液體水平面按予定方式隨著溫度波動。

前面特別提到的申請中，膜盒用于傾斜測量裝置中。在這個裝置中測得的盒內電極與液體間的電阻是由傾斜量決定的，而且易于隨溫度波動，這是由于盒內液體水平面會發生改變，而且與電極相連的開關的電阻也會隨液體電阻的改變而出現波動。由液體水平面的變化帶來的電阻波動，可按上述方式通過調節膜盒體積進行補償。通過按照予定的方式改變膜盒體積，可使水平面以預定的方式波動，而與溫度有關的開關的電阻及液體的電阻，可隨液體水平面變化的補償一起得到補償，至少可做到“最佳”趨近。

本發明的第三個內容是由局部充有液體的膜盒構成的傾斜傳感器的校準方法。膜盒內液體的位置，用來指示膜盒繞參考軸的轉角;盒內配置著許多電極，用以在一定的角度范圍內對上述位置進行檢測。激勵電源、檢測電路以及將上述電極聯結在檢測電路和激勵電源上的裝置，能夠用來測量液體的許多電學特性。所有這些，一起用來指示上述位置。上述校準方法所包括的步驟是：把該傳感器放在至少兩種已知的角度θ上，測出相應的檢測角θ′，再從已知角及檢測角算出校準值a和b。其中

θ＝aθ′+b。

現在參照附圖以舉例的方式描述本發明的實施例。其中：

圖1是構成本發明實施例一部分的傳感器膜盒的透視圖;

圖2為取自圖1中平面Ⅱ-Ⅱ處的剖面圖;

圖3為取自圖1中平面Ⅲ-Ⅲ處的分解剖面圖;

圖4a-b為在不同傾斜位置處類似于圖2的膜盒剖面圖;

圖5用來說明傳感器的角度范圍;

圖6為用來解釋液體水平面變化如何影響膜盒靈敏度的圖解;

圖7用來說明圖1至圖3所示膜盒對溫度起伏的補償能力;

圖8及圖9用來說明為進行溫度補償而進行膜盒最佳壁厚計算時的設計計算特征圖;

圖10為用來解釋開關電阻如何影響膜盒靈敏度的圖解。

參見圖1至圖3，編號1表示傾斜傳感器。這個傳感器包括的膜盒3，一般說來是園柱形的。膜盒3由兩個能銜接在一起，但不導電的化學中性塑料制件5和7構成，最好用有15-20%的玻璃珠加強了的熱塑性聚脂（比如像VALOX這類的聚丁烯對酞酸鹽）構成，以便能有足夠的強度和穩定性。