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关于倾角计,你想知道的都在这了!
发布时间:2020-09-15

测斜仪是通过测量测斜管轴线与铅锤线之间的夹角变化量,来监测土、岩石和建筑物的侧向(水平)位移和竖向(垂直)位移的高精度仪器。测斜仪有活动型和固定型两种。

 

 

 
 

测斜类仪器中英文表述辨析

 
 

Clinometer

Inclinometer

Tiltmeter

倾斜计

测斜仪

倾角计

都是指用来测量相对于垂直重力矢量的旋转角度的惯性参考装置,垂直重力矢量是所有外部参考系中最稳定的。

 

对测斜类产品来说,“测斜仪”更偏重定性且分辨力较低;“倾角计”更偏重定量且分辨力较高。

“仪”

“计”

仪是指测量和记录观察量现时值的可视装置和设备。例如:气体报警仪、成分分析仪、应变仪、校验仪等。

能够直接观察到读数和状态。

计是指表示被分析物的信号最后已经被直接转化成了电信号且不可观察到测量值的工作装置。另外一般认为比较小的仪器用计表示,如温度计、pH计等。

 

以Jewell品牌为例,Jewell测斜类仪器的精度和分辨力均能达到很高的水平,因此在产品资料的翻译中均选择了“倾角计”这一名称。但实际上,我们把精度最高的必威称为“tiltmeter”, 把通用900系列产品称为“clinometer”。

 

01

倾斜测量概述

倾角的定义 

直线或平面与水平线或水平面所成的角,或者一直线与其在平面上的射影所成的角等,都叫倾角。

倾斜测量的定义 

直接法测量:在一个测点上直接测量偏离基准面(或基准线) 的夹角,所采用仪器称倾角计(倾斜仪)。倾角计的种类很多,可分为两类,一类是以液体水平面为测量基准面,另一类是以铅垂线为测量基准线。

倾角与方位角辨析 

为了确定多自由度刚体(飞机、宇宙飞船、卫星、火箭以及导弹等)的运动状态,理论上一般根据参考系和旋转轴的不同分为三个角度描述转动:章动角、进动角和自转角。而在工程实际分析和测量飞行器运动时,一般称为方位角、俯仰角和翻滚角

方位角

俯仰角

翻滚角

方位角、俯仰角和翻滚角的精确动态测量对于实现飞行器姿态监测、调节和控制具有非常重要的意义。

 

02

角度计量单位

角度制 

度(°)、分(′)、秒(″)来测量角的大小的制度叫做角度制。

    规定周角的360分之一为1度的角,用度作为单位来度量角的单位制叫做角度制。注意“度”是单位,而非“1度”,因为单位的定义是计量事物标准量的名称。1度=60角分=3600角秒

弧度制 

用弧长与半径之比度量对应圆心角角度的方式,叫做弧度制,用符号rad表示,读作弧度。

    1弧度等于半径长的圆弧所对的圆心角。由于圆弧长短与圆半径之比,不因为圆的大小而改变,所以弧度数也是一个与圆的半径无关的量。角度以弧度给出时,通常不写弧度单位。1弧度= 57.296角度

 

03

倾角必威测量原理

测斜类仪器的必威型式有很多种,如伺服加速度计式、电阻应变片式、电位器式、振弦式、电感式、差动变压器式等等。

为了后续讨论的方便,现依据目前市场上广泛使用的主流分类方式将其细分为以下三种类型:

  1. 电解液式倾角必威
  2. MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)倾角必威
  3. 力平衡式倾角必威

 

01

电解液式倾角必威

 

结构组成:

电解液式倾角必威应用了液体摆原理,其作为官网元件,本质上是电子水准仪(电子水平仪)。由一个装有电解液的玻璃瓶和三个与电解液接触的电极组成(2个激励电极+1个拾取电极)。

测量原理:

悬浮在装有电解液的容器中的气泡始终被重力矢量垂直平分。必威倾斜时,小瓶围绕气泡运动,交替覆盖和暴露两个激励电极。在激励电极上施加恒定交流电压时,在中心拾取电极处测量的交流输出与倾角呈线性比例变化。换言之,必威的作用相当于交流可变电阻(电位计)。在经过适当的信号调理后就能够得到倾角的测量值。

02

MEMS(微机电系统)倾角必威

 

结构组成:

MEMS倾角必威通过内置的加速度官网芯片实现对目标物体倾角的非接触式测量。加速度官网芯片由MEMS官网部件和信号处理电路组成,MEMS官网部件如左图所示。

测量原理:

图中蓝色部分可移动,红色部分固定。当被测物倾斜时会产生加速或减速,使得蓝色部分移动并导致红蓝之间电容发生变化,通过测量电容C1及C2即可确定加速度(如下图所示)。

03