力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置及方法与流程

文档序号:12444221阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置,其特征在于:它包括一底板,底板上固定有塔形石英支架;石英摆杆通过两根石英吊丝悬挂在支架上,呈近乎水平状态;摆杆的一端插装有金属材质的摆锤,竖直设置的摆锤两侧分别设有第一、第二平行金属板,摆锤与第一、第二平行金属板之间互相平行,三者构成差动式平板电容,其中摆锤用作动片,第一和第二平行金属板用作定片;第一、第二平行金属板均与固定直流电压生成单元、正弦波波形生成单元的输出端相连,摆锤与地倾斜测量电路的输入端相连,地倾斜测量电路的输出端经由反馈单元与摆锤相连。

2.如权利要求1所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置,其特征在于:

所述地倾斜测量电路包括前置放大滤波单元,前置放大滤波单元的输入端与所述摆锤连接;前置放大滤波单元、方波波形生成单元的输出端均与相敏检波单元的输入端连接,相敏检波单元的输出端与放大输出单元的输入端连接,放大输出单元的输出端经由所述反馈单元与所述摆锤连接。

3.如权利要求1所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置,其特征在于:

所述第一、第二平行金属板均包括相分离、上下设置的上、下金属板;

所述摆锤为上下两边薄、中间厚的矩形结构,所述摆杆的端部插设于所述摆锤中间部分的孔中。

4.如权利要求3所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置,其特征在于:

所述摆锤的上部分与所述第一平行金属板的所述上金属板、所述第二平行金属板的所述上金属板相平行,构成一差动式平板电容;所述摆锤的下部分与所述第一平行金属板的所述下金属板、所述第二平行金属板的所述下金属板相平行,构成一差动式平板电容;两个差动式平板电容并联。

5.如权利要求3或4所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置,其特征在于:

所述第一平行金属板的所述上金属板、所述下金属板分别通过石英垫片固装在凸型支架上,所述第二平行金属板的所述上金属板、所述下金属板分别通过石英垫片固装在凸型支架上;凸型支架固定在所述底板上。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量装置实现的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量方法,其特征在于,它包括如下步骤:

1)通过所述正弦波波形生成单元向所述第一、第二平行金属板分别施加电压幅度相同、频率相同、相位相反的高频正弦波信号;

2)当地面发生垂直于摆平面的微小倾斜时,所述地倾斜测量电路接收到偏离竖直平衡位置的所述摆锤输出的电压信号,检测分析出电压信号代表的所述摆锤的偏离位移量和偏离方向信息并输出,其中:所述摆锤输出的电压信号的幅值代表所述摆锤偏离竖直平衡位置的位移量,所述摆锤输出的电压信号的相位代表所述摆锤偏离竖直平衡位置的方向;

3)所述地倾斜测量电路将输出的偏离位移量和偏离方向信息经由所述反馈单元反馈给所述摆锤,同时通过所述固定直流电压生成单元向所述第一、第二平行金属板分别施加电压幅值相等、极性相反的直流电压信号,向所述摆锤施加静电力,以使所述摆锤克服地倾斜引起的位置变化,减小位移振幅,趋于稳定在竖直平衡位置。

7.如权利要求6所述的力平衡反馈式石英水平摆地倾斜测量方法,其特征在于:

所述步骤2)包括:

所述摆锤输出的电压信号经过前置放大滤波后得到的结果和方波波形信号一起通过相敏检波法分析得出所述摆锤的偏离位移量以及偏离方向信息,并且将得到的所述摆锤的偏离位移量和偏离方向信息进行放大处理后输出,其中:方波波形信号与施加在所述第一平行金属板上的高频正弦波信号频率相同、相位相同,或者方波波形信号与施加在所述第二平行金属板上的高频正弦波信号频率相同、相位相同。

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