一种三维空间任意角度测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空间角度测量技术领域，具体地说是涉及一种三维空间任意角度的测量仪。
【背景技术】
[0002]目前，市场上的角度测量仪大多停留在平面360度的角度测量，但在实际运用中往往需要测量三给空间内的各种角度，这样对那些只适用于平面角度的测量仪器就必须测量三次才能得出结果。不仅过程繁琐，而且三次测量的误差叠加，将会造成测量结果不准确，这在一些者精度要求高的实验项目中是非常不利的。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足即平面角度测量仪器在测量三维空间中的测量缺陷，本实用新型提供一种角度测量仪，该测量仪不仅能够实现对三维空间任意角度的测量，而且可以对其作进一步拓展，根据已知的三维角度和地理位置推算出坐标，从而实现定位功能。
[0004]本实用新型一种三维空间任意角度测量仪通过下述技术方案予以实现:一种三维空间任意角度测量仪包括三轴陀螺仪、一对磁极和磁阻效应器件，所述的磁阻效应器件由六片磁阻效应芯片拼接而成一个立方体，一对磁极为分别设置在陀螺仪外圈的顶部和底部的N、S磁极。
[0005]本实用新型一种三维空间任意角度测量仪与现有技术相比较有如下有益效果:本实用新型一种三维空间任意角度测量仪是基于磁阻效应和陀螺仪原理设计，其组成部分有陀螺仪、一对磁极以及六片磁阻效应器件。其中，六片磁阻效应器件拼接成立方体置于陀螺仪中心。磁阻效应器件具有灵敏度高、抗干扰能力等优点，因而能够精确地测量出角度变化。而陀螺仪不但能够实现三维空间任意角度的旋转，而且因其是依据角动量守恒定律设计的，故能够维持方向。本实用新型充分应用了两者的特征，将六片磁阻效应器件组成的立方体置于陀螺仪中心，在陀螺仪外圈的顶部和底部分别放置N、S磁极，通过陀螺仪实现磁极在三维空间任意角度的旋转，则磁阻效应器件的电压将跟随磁场的变化而变化，最后根据角度与器件电压的变化关系即可实现对三维空间任意角度的测量。
[0006]本实用新型的优点是:通过简单的磁路设计，即可实现三维空间任意角度的精确测量，并且能够根据其测量角度值实现定位功能。
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型一种三维空间任意角度测量仪结构示意图。
[0008]其中:1、陀螺仪；2、一对磁极；3、磁阻效应器件；4、位置轴。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和实施例对本实用新型一种三维空间任意角度测量仪，所述测量仪包括三轴陀螺仪1、一对磁极2和磁阻效应器件3，所述的磁阻效应器件3由六片磁阻效应芯片拼接而成一个立方体，一对磁极2为分别设置在陀螺仪外圈的顶部和底部的N、S磁极。
[0010]所述的磁阻效应器件3设置在三轴陀螺仪I的中心内圈上，当三轴陀螺仪I的外圈位置发生改变时，带动固定在外圈上一对磁极2即N、S磁极随之一同运动。
[0011]实施例1。
[0012]本实用新型一种三维空间任意角度测量仪，所述测量仪包括三轴陀螺仪1、一对磁极2和磁阻效应器件3，所述的磁阻效应器件3由六片磁阻效应芯片拼接而成一个立方体，一对磁极2为分别设置在陀螺仪外圈的顶部和底部的N、S磁极。
[0013]所述的磁阻效应器件3设置在三轴陀螺仪I的中心内圈上，当三轴陀螺仪I的外圈位置发生改变时，带动固定在外圈上一对磁极2即N、S磁极随之一同运动。
[0014]陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始
[0015]旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。如图所示，当外圈角度改变时，内圈始终保持稳定状态。
[0016]如图1所示，对三维空间任意角度的测量需要三个磁阻效应器件，但是由于三个器件无论如何放置都无法满足其位于球体中心位置，因此我们对此做出改进，采用六个磁阻效应器件拼接而成一个立方体，使球心位于立方体中心，这样一方面增强了陀螺仪中心的稳定性，另一方面，同一平面由两个磁阻效应器件进行测量提高了数据的准确性。
[0017]其次，在陀螺仪外圈的顶部和底部分别放置N、S磁极，当外圈角度发生改变时，将带动由N、S磁极产生的磁场角度发生改变，使六片磁阻效应器件的输
[0018]出电压发生改变，其中每两片对称的磁阻效应器件的输出电压反应其在该平面上的角度变化。故可得到该空间角度变化投影在x0y，y0z，z0x三个平面中角度变化α、β、γ，即可确定该空间角度的变化值。
[0019]本实用新型是能够测量三维任意角度的测量仪器，利用陀螺仪无论外圈怎么动内圈保持稳定的特性，结合磁阻效应来达到三维空间任意角度测量的目的。工作原理:当外圈的位置发生改变时，带动固定在外圈上的N、S磁极随之一同运动，传感器接收这一信号反馈到芯片上，再利用接口技术将示数显示出来，这一装置还可实现即时接收的作用。
【主权项】
1.一种三维空间任意角度测量仪，其特征在于:所述测量仪包括三轴陀螺仪(1)、一对磁极(2)和磁阻效应器件(3)，所述的磁阻效应器件(3)由六片磁阻效应芯片拼接而成一个立方体，一对磁极(2)为分别设置在陀螺仪外圈的顶部和底部的N、S磁极。2.根据权利要求1所述的三维空间任意角度测量仪，其特征是:所述的磁阻效应器件(3)设置在三轴陀螺仪(I)的中心内圈上，当三轴陀螺仪(I)的外圈位置发生改变时，带动固定在外圈上一对磁极(2)即N、S磁极随之一同运动。
【专利摘要】本实用新型涉及空间角度测量技术领域，具体地说是涉及一种三维空间任意角度的测量仪。本实用新型一种三维空间任意角度测量仪通过下述技术方案予以实现：一种三维空间任意角度测量仪包括三轴陀螺仪、一对磁极和磁阻效应器件，所述的磁阻效应器件由六片磁阻效应芯片拼接而成一个立方体，一对磁极为分别设置在陀螺仪外圈的顶部和底部的N、S磁极。本实用新型的优点是：通过简单的磁路设计，即可实现三维空间任意角度的精确测量，并且能够根据其测量角度值实现定位功能。
【IPC分类】G01C21/16, G01C1/00
【公开号】CN204854712
【申请号】CN201520513467
【发明人】孙昕, 南辉, 刘一兵, 曹海莲, 苏丽萍, 卢海静, 王子玲, 邵雪
【申请人】青海大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月16日