[发明专利]弹力推拉正交位移式倾仰角测试仪及测试方法

权利要求书

1.弹力推拉正交位移式倾仰角测试方法，其特征在于：采用弹力推拉正交位移式倾仰角测试仪，弹力推拉正交位移式倾仰角测试仪包括信号采集模块、信号转换模块和控制处理模块；

信号采集模块，包括安装平板(1)、倾角测试器(2)和仰角测试器(3)；倾角测试器(2)和仰角测试器(3)相互垂直且均设于安装平板(1)上；倾角测试器(2)包括长方形壳体(4)、滑块(5)、弹簧(6)、发光管阵列和感光管阵列，长方形壳体(4)内部中空且壳体(4)的顶板和底板均为夹层结构；滑块(5)和弹簧(6)均设于壳体(4)内，滑块(5)位于壳体(4)的底板上，弹簧(6)数量为两个，两个弹簧(6)的一端分别连接于壳体(4)两端部，两个弹簧(6)的另一端分别连接于滑块(5)左右两端；发光管阵列设于壳体(4)的底板夹层中，发光管阵列包括多个沿底板长度方向分布的发光管(7)，感光管阵列设于长方形壳体(4)的顶板夹层中，感光管阵列包括多个沿顶板长度方向分布的感光管(8)，感光管(8)用于接收发光管(7)发射的光照，感光管(8)和发光管(7)一一对应；仰角测试器(3)和倾角测试器(2)的结构相同；

信号转换模块包含放大滤波器和电连接于放大滤波器输出端的模数转换器，放大滤波器电连接于感光管(8)，模数转换器输出端连接于控制处理模块；感光管(8)输出电流输入至对应放大滤波器，放大滤波器输出低噪模拟电压并由模数转换器转换为数字电压后输出至控制处理模块；

控制处理模块包括控制器(9)、显示器(10)、语音播放器(11)和键盘(12)；控制器(9)电连接于发光管(7)用于控制发光管(7)发光，控制器(9)电连接于模数转换器用于根据信号转换后的电信号所载光照信息进行倾仰角计算，显示器(10)、语音播放器(11)和键盘(12)均电连接于控制器(9)用于人机交互；

方法步骤包括：

步骤1：倾角测试器(2)中沿壳体(4)长度方向设为x轴，仰角测试器(3)中沿壳体(4)长度方向设为y轴；发光管阵列中心位置的发光管设为原点O，发光管阵列中序号为0，位于原点O的发光管两侧的发光管数量均为N-1，沿坐标轴正方向的发光管序号分别为0、1、……、N-1，沿坐标轴反方向的发光管序号分别为0、-1、……、-N+1；

给集合和集合赋值为空集，给参数n赋初值为-N+1，其中，集合用于存放控制器(9)读取到的倾角测试器(2)输出电压低于预设电压门限的感光管(8)序号集合，

集合用于存放仰角测试器(3)输出电压低于预设电压门限的感光管(8)序号集合；n表示当前感光管(8)序号；

步骤2：参数n加1；

步骤3：读取倾角测试器(2)当前第n信号通道的模数转换器输出电压u_n，读取仰角测试器(3)当前第n信号通道的模数转换器输出电压v_n；

步骤4：判断u_n和v_n是否小于门限电压u_thd，若小于，则将当前n加入到集合或中，否则，执行步骤5；

步骤5：判断当前n是否递增至N-1，若否，则返回至步骤2，若是，则执行步骤6；

步骤6：为不失一般性，计算倾角测试器(2)中滑块阴影覆盖域中心的感光管序号参数和仰角测试器(3)中滑块阴影覆盖域中心的感光管序号参数其中，

步骤7：计算倾角测试器(2)中滑块(5)相对原点的位移Δx和仰角测试器(3)中滑块(5)相对原点的位移Δy，其中，其中λ代表感光管间距；

步骤8：计算倾角θ和仰角φ：

其中，符号arcsin代表正弦函数的反函数，k代表弹簧的弹性系数。

2.根据权利要求1所述的弹力推拉正交位移式倾仰角测试方法，其特征在于：所述步骤4具体为：

步骤4.1：判断u_n是否小于门限电压u_thd，若u_nu_thd，则执行步骤4.2，否则，执行步骤4.3；

步骤4.2：将当前n加入到集合中，即然后执行步骤4.3；

步骤4.3：判断v_n是否小于门限电压u_thd，若v_nu_thd，则执行步骤4.4，否则，执行步骤5；

步骤4.4：将当前n加入到集合中，即然后执行步骤5。