水平仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及惯性测量领域，具体涉及一种水平仪。
【背景技术】
[0002] 水平仪作为现代工业不可缺少的检测工具，在土木工程、航空航海、工业控制等领 域有着广泛应用。水平仪从过去简单的气泡水平仪发展到了现在的电子水平仪，测量精度 和便捷性都有很大提高。气泡水平仪误差较大，对于小角度精确测量更是无能为力。电子 水平仪作为传统气泡水平仪的替代品，更多的应用在道路工程、机械测量、建筑工程、工业 平台、石油勘测、军工、船舶，以及其他需要重力参考系下的倾角或者水平的情况。
[0003] 目前市场上应用的电子水平仪按原理区分主要有电感式和电容式两种。电感式水 平仪测量原理：当水平仪的基座因待测工件倾斜而倾斜时，其内部摆锤因移动造成感应线 圈的电压变化，该变化反应倾角大小。电容式水平仪测量原理：一圆形摆锤自由悬挂在细线 上，摆锤受地心重力影响，且悬浮于无摩擦状态，摆锤的两边均设有电极且间隙相同时电容 量相等，若水平仪受待测工件倾斜影响而造成两间隙不同，从而产生电容不同，形成角度的 差异。目前的电子水平仪，测量精度能够做到非常高的精度，但受工作原理限制，其普遍受 测量环境限制，一般要求在静态条件下测量，若在非静态条件下，则只能利用差分水平仪测 量相对水平。在所测对象存在运动等条件下，则上述传统的电子水平仪就无能为力了。
[0004] 随着惯性技术的发展，加速度计技术及其制造工艺逐步成熟，应用也越来越广泛， 不仅可以应用于传统的惯性导航领域，也应用于水平仪和测斜仪领域。相比于上面传统的 电子水平仪，利用加速度计能够敏感准确载体实时的加速度信息的特点，可以突破传统电 子水平仪的静态测量要求而实现动态测量功能。但目前实际的情况是，加速度计应用于电 子水平仪产品还非常少，并且只应用于静态测量。其原因在于这些产品中未能解决载体运 动带来的干扰加速度影响，从而未能实现动态水平仪功能。
[0005] 以车载高精度雷达系统应用为例，雷达天线安装在具有天向旋转轴的基座上，雷 达在工作时基座绕天向轴连续旋转，由于载车所处位置不水平及基座安装误差等因素影 响，旋转轴并不能严格指天，旋转基准面存在一定倾斜角，且定义在旋转基准面上的俯仰和 滚动两个水平角度会周期性变化，利用水平仪进行测量时，由于水平跟随基座一起旋转，水 平仪将敏感到向心加速度和切向加速度，该加速度影响水平姿态的测量，从而导致传统的 电子水平仪无法测量这些动态角度。在基座连续平稳旋转时，可以利用对称位置向心加速 度和切向加速度大小相等的特点来扣除有害的加速度，但这种解决方式仅应用于平稳旋转 时，在加速和减速阶段却会因向心加速度和切向加速度不对称而带来测量误差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供一种由加速度计组成的水平仪，克服传统电子水平仪要 求测量对象严格静态的限制条件，不管测试对象是在静态条件下、加减速旋转条件下还是 连续平稳旋转条件下，均能够利用该电子水平仪对旋转条件下的测量对象进行两个水平姿 态动态测量，从而满足水平仪在相关动态领域应用。
[0007] 为此目的，本发明提出一种水平仪，包括：
[0008] 第一组件、电缆和第二组件；
[0009] 其中，所述第一组件包括第一 X向加速度计、第一 Y向加速度计和第一信息处理电 路；
[0010] 所述第二组件包括第二X向加速度计、第二Y向加速度计和第二信息处理电路；
[0011] 所述第一 X向加速度计和第一 Y向加速度计的敏感轴在水平方向安装且相互垂 直，用于测量待测载体旋转平面第一 X向和第一 Y向的加速度，所述第一信息处理电路，用 于采集所述第一 X向加速度计和第一 Y向加速度计测量的加速度；
[0012] 所述第二X向加速度计和第二Y向加速度计的敏感轴在水平方向安装且相互垂 直，用于测量待测载体旋转平面第二X向和第二Y向的加速度，所述第二信息处理电路，通 过所述电缆与所述第一信息处理电路连接，用于采集所述第二X向加速度计和第二Y向加 速度计测量的加速度，通过与所述第一信息处理电路进行数据通讯，获取所述第一 X向加 速度计和第一 Y向加速度计测量的加速度，并根据获取到的所述第一 X向加速度计、第一 Y 向加速度计、第二X向加速度计和第二Y向加速度计测量的加速度，计算出所述待测载体的 水平姿态角。
[0013] 本发明实施例所述的水平仪，利用水平方向上两对正交安装的加速度的测量信 息，能够扣除有害的向心和切向加速度，从而辨识出测量载体的两个相互垂直方向的水平 姿态角。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明水平仪一实施例的方框结构示意图；
[0015] 图2为本发明水平仪另一实施例的安装俯视图；
[0016] 图3为本发明水平仪又一实施例的安装侧视图；
[0017] 图4为本发明水平仪又一实施例中水平仪测量的水平姿态角随时间的变化曲线 示意图。
【具体实施方式】
[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019] 如图1所示，本实施例公开一种水平仪，包括：
[0020] 第一组件A、第二组件B和电缆C ;
[0021] 其中，所述第一组件包括第一 X向加速度计2、第一 Y向加速度计1和第一信息处 理电路3 ;
[0022] 所述第二组件包括第二X向加速度计5、第二Y向加速度计4和第二信息处理电路 6 ；
[0023] 所述第一 X向加速度计2和第一 Y向加速度计1的敏感轴在水平方向安装且相互 垂直，用于测量待测载体旋转平面第一X向和第一Y向的加速度，所述第一信息处理电路3， 用于采集所述第一 X向加速度计2和第一 Y向加速度计1测量的加速度；
[0024] 所述第二X向加速度计5和第二Y向加速度计4的敏感轴在水平方向安装且相互 垂直，用于测量待测载体旋转平面第二X向和第二Y向的加速度，所述第二信