专利名称：：数字式倾角传感器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及传感器领域，尤其涉及倾角传感器的技术创新。
背景技术：
：目前在国民经济乃至军事领域，各种倾角传感器被广泛地应用着，包括固体摆类如电位器式、电容式、电感式等，以及液体摆类如电介液式、磁性流体式、导电液式等。但所有这些传感器均为输出模拟信号，因此量程范围小、线形失真大、分辨率低、后续处理复杂，因而不能适应对倾角进行精密测量要求。
发明内容本发明的目的就是针对众多现有倾角传感器的上述缺点，发明一种能输出数字信号、且线性度高、测量范围大、分辨率高，因而能在复杂环境中作精密倾角测量的新型数字式倾角传感器。为达上述目的，本发明的数字式倾角传感器，包括能将倾角转化为模拟信号的角度敏感头、以及后续电路，其特征在于所述的后续电路是以下单元电路依序联接组成模拟放大电路，其输入端与所述的角度敏感头的输出端相连接，对角度敏感头输出的模拟信号进行滤波放大，输出增益模拟信号；模/数转换电路，其输入端与模拟放大电路输出端相连接，将增益模拟信号转化为数值信号，输出数值信号；I/O接口电路，其输入端与模/数转换电路输出端相连接，对数值信号进行程序-电平调制，输出调制数值信号到I/O信号接口。所述的角度敏感头，是由密封在绝缘盒体的两室内的导电液体作为电桥的两个相邻桥臂，而定值电阻作为电桥的另两个相邻桥臂而构成。所述的模拟放大电路分为两级第一级是两路平行的放大滤波电路，其平行输入端分别从角度敏感头电桥的两个采样输出端提取模拟信号，进行放大、滤波后，输出两路前置模拟信号；第二级为差分放大器，其两输入端与平行的放大滤波电路的两个输出端相联接，对两路前置模拟信号进行差分放大，输出增益模拟信号。所述的两路平行的放大滤波电路，其中任一路是由脉冲发生器输出端之一与“与非门”放大器的输入端之一连接、再经“与非门”输出端与π形滤波电阻一端依次串联组成；“与非门”放大器的输入端之二即为放大滤波电路的一路输入端，π形滤波电阻另端即为放大滤波电路的一路输出端。所述的模/数转换电路是16位串行输出式模/数转换集成电路，输出16位二进制数值信号。所述的I/O接口电路，是由存储控制电路输出端与电平抑制电路输入端串联，电平抑制电路输出端联接I/O信号接口而组成。所述的数字式倾角传感器的单元电路还包括9V直流稳压电路。所述的数字式倾角传感器的角度敏感头、及所有单元电路均封装于带定位标识与基准平面的盒体内，并在非基准平面的盒壁上设有四芯接口，分别为两芯I/O信号接口，两芯电源接口。本发明采用了模/数转换电路，将敏感头来的模拟角度信号转换为数值信号，为后续微电脑作多项数值处理、高精度数字显示等打下了基础；而差分放大电路的采用，在避免温度及电压波动导致零点漂移的基础上，大大提高了测定灵敏度；为进一步提高敏感头现场采样的精密、准确性，本发明采用了两次信号提升即对敏感头出来的模拟信号进行一次滤波、放大提升，对模数转换后的数值信号进行一次程序、电平调制提升；经过上述电路改进，主要各项技术指标均有数倍到十倍以上的提高，具体如下灵敏度漂移1‰/℃，零位漂移8‰/℃，零位重复性0.05度，线性度±1％，响应时间300MS，分辨率1‰度，灵敏度1000个计数脉冲/度角，工作温度-35℃～70℃，输出电平兼容TTL、CMOS，供电电流15MA，频率响应0.5HZ。最后，所有上述单元电路均被集中安装在一只不大的传感器盒中，通过细电缆，可与微电脑数值处理器联接以作进一步数值处理，实现更多功能，也可与数字显示器直接联接，组合灵活，便于携带。以下结合附图对本发明进行说明。图1为本发明具体实施例的电路原理框图。图2为本发明具体实施例的外形示意图。图3为本发明具体实施例的电路接线图。具体实施例方式如图1所示本发明的数字式倾角传感器实施例包括能将倾角转化为模拟信号的角度敏感头1、以及后续电路，其特征在于所述的后续电路是以下单元电路依序联接组成两级式模拟放大电路2，第一级是两路平行放大滤波电路2-11、2-12，其输入端分别从角度敏感头1电桥的两个采样输出端提取模拟信号，进行放大、滤波后，输出两路前置模拟信号；第二级为差分放大器2-2，其+/-两输入端与平行的放大滤波电路2-11、2-12的两个输出端相联接，对两路前置模拟信号进行差分放大，输出增益模拟信号；模/数转换电路3，其输入端与模拟放大电路的差分放大器2-3的输出端相连接，将增益模拟信号转化为数值信号，输出数值信号；I/O接口电路4，其输入端与模/数转换电路3输出端相连接，对数值信号进行程序-电平调制，输出调制数值信号到I/O信号接口4-1。9V直流稳压电路5，外接直流电源并进行稳压后向以上各单元电路提供电源。如图2所示本发明的数字式倾角传感器的外形是个圆形盒体6，圆形盒体的一个圆面是基准平面7，并带有定位标识8-1、8-2，圆形盒体6内封装有角度敏感头1、及所有单元电路，并在非基准平面的盒壁上设有四芯接口，分别为两芯I/O信号接口4-1，两芯电源接口5-1。如图3所示本发明的数字式倾角传感器的电路接线图，包括角度敏感头1，由密封在绝缘盒体的两室内的导电液体作为电桥的两个相邻桥臂RA、RB，而定值电阻RC、RD作为电桥的另两个相邻桥臂而构成，将倾角转化为模拟信号。所述的模拟放大电路2分为两级第一级是两路平行的放大滤波电路，其中任一路是由脉冲发生器(AstableTimer)输出端OUT1或OUT2分别与“与非门”放大器YF1或YF2的输入端之一连接、再经“与非门”YF1或YF2输出端与π形滤波电阻R1或R2一端依次串联组成的，“与非门”放大器YF1或YF2的输入端之二即为放大滤波电路的一路输入端，π形滤波电阻R1或R2的另端即为放大滤波电路的一路输出端；平行放大滤波电路的两路输入端分别从角度敏感头1电桥的两个采样输出端口AC、BD提取模拟信号，进行放大，再经π形滤波电阻R1和R2的另端输出两路前置模拟信号；第二级为差分放大器2-2，+/-输入端与平行的放大滤波电路的两个输出端相联接，对两路前置模拟信号进行差分放大，输出增益模拟信号，其中为RF负反馈电阻，RP为偏流电阻。模/数转换电路3为16位串行输出式(型号CS5511)，VIN+端口与差分放大电路2-2输出端相连接，将增益模拟信号转化为数值信号，经OUT端口输出16位二进制数值信号。I/O接口电路4，是由存储控制电路(MCU)OUT输出端与电平抑制电路(EMI/ESD)的IN端串联组成，MCU的IN端口与模/数转换电路3输出端口OUT相连接，对16位二进制数值信号进行程序-电平调制，从EMI/ESD的OUT1、OUT2端口输出调制数值信号到I/O接口4-1。9V直流稳压电路5，通过电源接口5-1外接电源并进行稳压后，再经各单元电路的VCC、GND端口，向以上各单元电路提供电源。现结合以上附图进一步说明工作原理及操作方法如下通过电源接口5-1接通电源，将传感器盒体6的基准平面7贴紧于被测表面、并令定位标识8-1、8-2与被测方向一致，此时敏感头1产生角度模拟信号并经过一系列信号提升处理，在I/O信号接口4-1输出调制数值信号，通过电缆或者直接在数字显示器上进行数显，或者送入微电脑进行多项数值处理(如角度储存、相对夹角计算等)。权利要求1.一种数字式倾角传感器，包括能将倾角转化为模拟信号的角度敏感头、以及后续电路，其特征在于所述的后续电路是以下单元电路依序联接组成模拟放大电路，其输入端与所述的角度敏感头的输出端相连接，对角度敏感头输出的模拟信号进行滤波放大，输出增益模拟信号；模/数转换电路，其输入端与模拟放大电路输出端相连接，将增益模拟信号转化为数值信号，输出数值信号；I/O接口电路，其输入端与模/数转换电路输出端相连接，对数值信号进行程序-电平调制，输出调制数值信号到I/O信号接口。2.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的角度敏感头，是由密封在绝缘盒体的两室内的导电液体作为电桥的两个相邻桥臂，而定值电阻作为电桥的另两个相邻桥臂而构成。3.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的模拟放大电路分为两级第一级是两路平行的放大滤波电路，其平行输入端分别从角度敏感头电桥的两个采样输出端提取模拟信号，进行放大、滤波后，输出两路前置模拟信号；第二级为差分放大器，其两输入端与平行的放大滤波电路的两个输出端相联接，对两路前置模拟信号进行差分放大，输出增益模拟信号。4.如权利要求3所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的两路平行的放大滤波电路，其中任一路是由脉冲发生器输出端之一与“与非门”放大器的输入端之一连接、再经“与非门”输出端与π形滤波电阻一端依次串联组成；“与非门”放大器的输入端之二即为放大滤波电路的一路输入端，π形滤波电阻另端即为放大滤波电路的一路输出端。5.如权利要求1、2、3、4中任一所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的模/数转换电路是16位串行输出式模/数转换集成电路，输出16位二进制数值信号。6.如权利要求5所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的I/O接口电路，是由存储控制电路输出端与电平抑制电路输入端串联，电平抑制电路输出端联接I/O信号接口而组成。7.如权利要求6所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的数字式倾角传感器的单元电路还包括9V直流稳压电路。8.如权利要求7所述的数字式倾角传感器，其特征在于所述的数字式倾角传感器的角度敏感头、及所有单元电路均封装于带定位标识与基准平面的盒体内，并在非基准平面的盒壁上设有四芯接口，分别为两芯I/O信号接口，两芯电源接口。全文摘要一种数字式倾角传感器,包括角度敏感头、以及以下单元电路:模拟放大电路,其输入端与所述的角度敏感头的输出端相连接,对角度敏感头输出的模拟信号进行滤波放大,输出增益模拟信号;模/数转换电路,其输入端与模拟放大电路输出端相连接,将增益模拟信号转化为数值信号,输出数值信号;I/O接口电路,其输入端与模/数转换电路输出端相连接,对数值信号进行程序－电平调制,输出调制数值信号到I/O信号接口。角度敏感头、及所有单元电路均封装于带定位标识与基准平面的盒体内,并在非基准平面的盒壁上设有四芯接口,分别为两芯I/O信号接口,两芯电源接口。本发明的主要各项技术指标较现用技术均有数倍到十倍以上的提高,且组合灵活,便于携带。文档编号G01C9/18GK1337567SQ0112861公开日2002年2月27日申请日期2001年9月24日优先权日2001年9月24日发明者周业华申请人:周业华