[发明专利]一种角度测量装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种角度测量装置及其使用方法，属于角度测量的传感器技术领域。该角度测量装置包括壳体、电阻丝、导电测珠和测量电极；所述壳体为中空圆环结构；所述导电测珠放置在所述壳体的空腔中，并能够在空腔中沿壳体的圆周方向自由滚动；所述电阻丝设置在所述空腔中，并固定在所述壳体的内壁上；所述测量电极的一端与电阻丝连接，另一端伸出到所述壳体的外部。本发明基于重力原理和欧姆定律能够精确确定被测物体与铅垂线之间的夹角，而且本发明结构简单、安装方便、可靠性高、成本低廉，能适用于高温高湿的恶劣环境。

技术领域

本发明属于角度测量的传感器技术领域，具体涉及一种角度测量装置，用于测量被测物体的基准线与铅垂面之间的角度。

背景技术

在很多领域中需要确定被测物体与铅垂线之间的夹角，对于直接可以目视的情况，采用普通的角度测量装置即可，但对于无法直接目视的情况，例如位于钻井盲孔中的物体，对其角度的测量是非常困难的。

而且，现有的用于测量物体与铅垂面之间的角度的装置如倾角传感器等，通常采用电感式、电容式、光电式、光栅式、加速度传感器等原理，这些传感器精度虽然较高，但是加工复杂，成本较高，不适用于高温高湿等恶劣的工作环境。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种角度测量装置及其使用方法，能够精确测量被测物体的角度的变化，且结构简单、安装方便、可靠性高、成本低廉，能适用于高温高湿的恶劣环境。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种角度测量装置，包括壳体、电阻丝、导电测珠和测量电极；

所述壳体为中空圆环结构；

所述导电测珠放置在所述壳体的空腔中，并能够在空腔中沿壳体的圆周方向自由滚动；

所述电阻丝设置在所述空腔中，并固定在所述壳体的内壁上；

所述测量电极的一端与电阻丝连接，另一端伸出到所述壳体的外部。

所述电阻丝包括内环电阻丝和外环电阻丝；

所述内环电阻丝和外环电阻丝均为不闭合的圆环形，一端为起始端，另一端为末尾端；

所述内环电阻丝和外环电阻丝同轴平行设置，所述内环电阻丝的轴线、外环电阻丝的轴线与所述壳体的中心轴线位于同一条直线上。

所述壳体的横截面的形状为圆环形；

所述导电测珠为圆球形；

所述导电测珠与内环电阻丝和外环电阻丝同时接触。

所述外环电阻丝的起始端与末尾端之间的间隙、所述内环电阻丝的起始端与末尾端之间的间隙均为0.5-1毫米。

优选地，所述内环电阻丝和外环电阻丝的起始端、末尾端设置为：导电测珠能够与内环电阻丝的起始端、外环电阻丝的起始端同时接触，此时导电测珠与内环电阻丝的末尾端和外环电阻丝的末尾端均不接触。

所述测量电极包括外环测量电极和内环测量电极；

所述外环测量电极的一端与外环电阻丝的起始端连接，所述内环测量电极的一端与内环电阻丝的起始端连接；

所述外环测量电极的另一端、内环测量电极的另一端分别伸出到所述壳体的外部。

所述装置进一步包括设置在壳体外部的恒流源电路和A/D转换电路；

所述恒流源电路与外环测量电极和内环测量电极连接，用于给测量电极提供恒定的电流；

所述A/D转换电路与外环测量电极和内环测量电极连接，用于测量外环测量电极和内环测量电极之间的电压。