专利名称：圆弧式光栅倾角传感器及圆弧式光栅倾角测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及倾角度测量技术领域，具体地说是一种圆弧式光栅倾角传感器。
背景技术：
军事方面，在火炮的射击准备及日常检查维修中，精确、快速测定斜面倾角属于常 用技术。目前，多种倾角传感器可用于系统的水平测量。“固体摆”式倾角传感器是一种单 摆的倾斜度测量工具，其由摆锤、摆线、支架组成。水准仪是根据中央水准气泡是否居中、倾 斜方向来判定系统是否水平并进行倾斜方向的确定。象限仪可按照设定好的角度，调节系 统使水准气泡居中来达到调节系统角度的目的，或直接将象限仪置于系统上，通过调节象 限仪刻度来判读系统的倾斜角度。前述的倾角测量方法因存在测量速度偏慢、测量精度误 差较大，判读数值受人为因素影响较大等不足而不能适应炮兵部队精确快速测定斜面倾 角的需要。目前部队普遍采用象限仪这种传统的机械式测量方式进行倾角测量，不仅测量 速率受到很大限制，而且在测量过程中，由于水准气泡钝化的原因，以及人眼观测偏差，其 综合误差较大。
发明内容
本发明的目的就是提供一种测量速度快、测量精度高，测量时角度值可以直接以 读数形式直观显示的圆弧式光栅倾角传感器，以满足倾角测量使用需求。本发明进一步的目的是提供一种测量速度快、测量精度高，测量时角度值可以直 接以读数形式直观显示的圆弧式光栅倾角测量仪，以满足倾角测量使用需求。本发明是这样实现的
本圆弧式光栅倾角传感器包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆和光栅读值输出机构。所 述圆弧式光栅摆是在底壳内固定有摆轴，在所述摆轴上安装有摆臂，在所述摆臂末端安装 有圆弧光栅；所述光栅读值输出机构是在底壳内固定有电连接的读头光栅和接线座，所述 读头光栅平行置于所述圆弧光栅的外侧方。圆弧式光栅倾角测量仪包括电连接的圆弧式光栅倾角传感器、单片机及数显装 置，所述圆弧式光栅倾角传感器包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆和光栅读值输出机构所 述圆弧式光栅摆是在底壳内固定有摆轴，在所述摆轴上安装有摆臂，在所述摆臂末端安装 有圆弧光栅；所述光栅读值输出机构是在底壳内固定有电连接的读头光栅和接线座，所述 读头光栅平行置于所述圆弧光栅的外侧方。使用本发明设计的圆弧式光栅倾角传感器、圆弧式光栅倾角测量仪测量固定斜面 倾角时，首先将该传感器置于斜面，放置时应确定传感器壳体底边线与测量面倾斜方向一 致，此时传感器壳体相对地球重心方向产生倾角，由于重力作用，圆弧式光栅摆锤在重力作 用下，力图保持在铅垂方向，因而圆弧式光栅相对壳体摆动一个角度，此角度与被测面倾斜 角度一致。当重锤摆带动圆弧式光栅转到相应位置，读头光栅接收光信号并将其转变为电 信号再进行处理、放大，传给与其电连接的接线座向外输出，该接线座可经单片机与外显装置电连接。自该传感器输出的电信号经过单片机处理，将电信号转变为角度或密位值，使倾 角值以数字化形式直接显示于外显装置上。当测量非固定斜面时，首先将圆光栅倾角传感 器固定于被测平面(在用于测量火炮射角时，使用电磁铁将本倾角传感器固定于火炮炮尾 检查座)，确定传感器壳体长边线与测量面倾斜方向一致，而后倾斜被测面，通过显示装置 可即时读出被测面倾斜角度。由于本测量仪的测量结果直接以读数形式显示，避免了测量人员因视角原因产生 的偏差，而且因其测量的即时性，将传感器安放后直接得出读数，较人工逐步调节水准气泡 而言速度大大加快。此外，由于可以采用不同刻数的圆光栅，因此能够达到各种精度要求的 测量。如采用6000刻数光栅，根据莫尔条文原理，四倍细分，其最终测量最小单位为0. 25 密位(0.015度)。使用本发明的一种圆弧式光栅倾角传感器、圆弧式光栅倾角测量仪，可以实现倾 角测量数值的数字化，使得测量过程更加快速，测量结果更加精确。因而十分适于火炮部队 使用。本发明选取重量轻的圆弧式光栅段使用，可以降低摆臂与摆轴之间的磨擦力，从 而使转动更加灵敏，倾角测量准确度更高。
在上述技术方案下，本发明可以这样实现
本发明中，所述圆弧光栅为整个圆光栅的1/4弧。采用这种结构可提高测量精度，降低 制作成本，实际际测量为范围0至1500密位(0至90度)。本发明中，可以在底壳内固定有摆臂限位件，该摆臂限位件位于摆臂的摆动线上， 可对摆臂位置进行限位，以免摆臂过度摆移所造成的圆弧光栅触碰壳体内壁而损坏本传感
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图1为本发明圆弧式光栅倾角传感器的结构示意图。
具体实施例方式图1所示，圆弧式光栅倾角传感器包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆和光栅读值 输出机构，该壳体包括由紧固件固接的底壳1和上壳(未图示)两部分。在底壳1和上壳的 边框开有螺钉孔3，用于将底壳和上壳封接在一起。所述圆弧式光栅摆是在底壳1内固定有 摆轴8，在所述摆轴8上安装有摆臂7，在所述摆臂7末端通过光栅支架5安装有圆弧光栅 10。所述光栅读值输出机构是在底壳1内固定有由连接线2电连接的读头光栅9和接线座 4，所述读头光栅9平行置于所述圆弧光栅的外侧方。所述圆弧光栅10为整个圆光栅的1/4 弧。在底壳1内固定有摆臂限位螺钉6。圆弧式光栅倾角测量仪包括电连接的圆弧式光栅倾角传感器、单片机及数显装 置。所述数显装置可以是LED数码显示屏，由此制成便携式倾角测量仪。
权利要求
1.一种圆弧式光栅倾角传感器，其特征在于包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆和光栅 读值输出机构。
2.根据权利要求1所述的圆弧式光栅倾角传感器，其特征在于所述圆弧式光栅摆是在 底壳(1)内固定有摆轴(8)，在所述摆轴(8)上安装有摆臂(7)，在所述摆臂(7)末端安装有 圆弧光栅(10)；所述光栅读值输出机构是在底壳(1)内固定有电连接的读头光栅(9)和接 线座(4)，所述读头光栅平行置于所述圆弧光栅的外侧方。
3.根据权利要求2所述的圆弧式光栅倾角传感器，其特征在于所述圆弧光栅(10)为整 个圆光栅的1/4弧。
4.根据权利要求2所述的圆弧式光栅倾角传感器，其特征在于在底壳(1)内固定有摆 臂限位件。
5.一种圆弧式光栅倾角测量仪，其特征在于该测量仪包括电连接的圆弧式光栅倾角传 感器、单片机及数显装置，所述圆弧式光栅倾角传感器包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆 和光栅读值输出机构。
6.根据权利要求5所述的圆弧式光栅倾角测量仪，其特征在于所述圆弧式光栅摆是在 底壳(1)内固定有摆轴(8)，在所述摆轴(8)上安装有摆臂(7)，在所述摆臂(7)末端安装有 圆弧光栅(10)；所述光栅读值输出机构是在底壳(1)内固定有电连接的读头光栅(9)和接 线座(4)，所述读头光栅平行置于所述圆弧光栅的外侧方。
7.根据权利要求6所述的圆弧式光栅倾角测量仪，其特征在于所述圆弧光栅(10)为整 个圆光栅的1/4弧。
8.根据权利要求7所述的圆弧式光栅倾角测量仪，其特征在于在底壳(1)内固定有摆 臂限位件。
全文摘要
本发明公开了一种圆弧式光栅倾角传感器和圆弧式光栅倾角测量仪，圆弧式光栅倾角传感器包括安装于壳体内的圆弧式光栅摆和光栅读值输出机构。所述圆弧式光栅摆是在底壳内固定有摆轴，在所述摆轴上安装有摆臂，在所述摆臂末端安装有圆弧光栅；所述光栅读值输出机构是在底壳内固定有电连接的读头光栅和接线座，所述读头光栅平行置于所述圆弧光栅的外侧方。圆弧式光栅倾角测量仪包括电连接的圆弧式光栅倾角传感器、单片机及数显装置。使用本发明的圆弧式光栅倾角传感器、测量仪，可以实现倾角测量数值的数字化，使得测量过程更加快速，测量结果更加精确。
文档编号G01C9/06GK102128613SQ20111003254
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者于贵波, 刘广生, 尹国亮, 甘霖, 郑立评, 闫文, 韦有民, 黄涛 申请人:中国人民解放军军械工程学院