[发明专利]基于过采样技术的高精度倾角测量仪

说明书

基于过采样技术的高精度倾角测量仪，采用微加速度计FXLN8361为测量元件，高性能低功耗单片机MSP430F5529作为控制器，利用双轴测量法对被侧面的倾斜进行检测，实现了倾角灵敏度的恒定。通过过采样算法，能够将测量的最小角度从0.8°提高至0.05°。

技术领域

本发明涉及一种倾角测量仪，具体说的是基于过采样技术的高精度倾角测量仪。

背景技术

倾角测量仪是测量水平面倾斜角的装置，在天文仪器、房屋建筑、地质测量、航空航天、医学、船舶、精密自动化设备、机器人、铁路桥梁等工程技术领域有着广泛的应用。目前已有的倾角测量仪主要可以分为机械式、光学式和电子式。

大多数行业测量角度时依然沿用传统的水泡式水平仪。其检测方法是通过水泡的位置结合操作经验来判断是否水平。液体中的气泡具有很强的不稳定性，易受扰动，对水平度的判断只能大致估算，且不能指示出具体的倾斜度，无法进行量化处理，故应用范围十分有限。光学倾角仪主要以光学象限仪为主，利用光学刻度盘中的读数来计算角度的大小，但光学象限仪精度低、机构复杂，防震性能差、不易维护，已不能满足数字化高精度测量的要求。电子式倾角测量仪能够利用倾角传感器将水平面的倾斜度转化为具体的数字信号或模拟信号送给专用的处理器进行运算。一般的电子式倾角测量仪大多采用悬挂的微型自由摆锤结构，测量时摆锤受重力影响指向地心，当倾角测量仪和水平面有倾角时，摆锤和水平面就会有夹角，造成和摆锤相连的感应线圈的电压或极板间电容值发生改变，通过运算电路得出相应的倾角值。这类倾角测量仪抗震性能差、体积较大且价格较高。因此，设计精度高、便携性好、稳定性强的电子水平仪意义重大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于过采样技术的高精度倾角测量仪，采用微加速度计FXLN8361为测量元件，高性能低功耗单片机MSP430F5529作为控制器，利用双轴测量法对被侧面的倾斜进行检测，实现了倾角灵敏度的恒定。通过过采样算法，能够将测量的最小角度从0.8°提高至0.05°。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：基于过采样技术的高精度倾角测量仪，其特征在于：包括FXLN8361微加速度计和MSP430F5529控制器，FXLN8361微加速度计通过调理电路将采集信号送入MSP430F5529控制器进行转换，MSP430F5529控制器采用过采样算法以及双轴倾角计算将采集信号的转换结果传输给显示单元进行显示，使测量的最小角度达到0.05°。

本发明所述的调理电路采用AD623放大器构成。

本发明有益效果是：采用微加速度计FXLN8361为测量元件，使用高性能低功耗单片机MSP430F5529作为控制器。利用双轴测量法对被侧面的倾斜进行检测，实现了倾角灵敏度的恒定。通过过采样算法，能够将测量的最小角度从0.8°提高至0.05°。对测量仪进行校准后，通过实验得出最小可测量的角度和理论分析的基本吻合。测量对比实验结果经过线性拟合分析后，得出曲线斜率的标准差为：5.2993×10^-5，截距标准差为0.00277。线性误差小于0.00525％。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的双轴测量原理图；

图3为本发明的四象限测量示意图；

图4为本发明的FXLN8361电路图；

图5为本发明的调理电路图；

图6为本发明的分辨力实验图；

图7为本发明的测量结果对比图。

具体实施方式

1水平仪组成