[发明专利]圆盘弹簧电容式倾角测试器及测试方法

说明书

本发明涉及角度检测技术领域，尤其涉及一种圆盘弹簧电容式倾角测试器及测试方法，本发明通过两个极板构成电容器，金属滑块构成一个极板，滑块覆盖的M个金属底盘界壁构成另一个极板；根据电容器的电容值和电感值计算正弦波振荡器的振荡频率；通过检测不同位置的界壁构成的电容所生成的不同振荡频率，测量倾斜面与水平面的夹角；根据滑块圆弧面正对的底盘界壁的序号计算滑块重力G在底盘上的分力模值G_xoy自x轴的逆时针方向转角，从而计算倾斜平面中与G_xoy正交的向量；最后根据倾斜面与水平面的夹角和xoy平面中与G_xoy正交的向量g_xoy计算倾斜面的法线向量，得到目标结果，实现倾斜的被测平面倾斜度检测。

技术领域

本发明涉及角度检测技术领域，尤其涉及一种圆盘弹簧电容式倾角测试器及测试方法。

背景技术

在工农业生产和服务、科学研究及日常生活中，角度或倾斜度测量是时常需要的，例如在设备安装、机械加工、建筑施工和交通运输等领域。然而，目前角度测量仪普遍存在精度低或者性价比不高的缺点，本发明旨在解决该问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种圆盘弹簧电容式倾角测试器及测试方法，实现倾斜度检测，检测精度高。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：圆盘弹簧电容式倾角测试器，包括包括信号采集模块、信号转换模块和控制处理模块；

信号采集模块，包括圆形底盘、底盘界壁、弓形滑块、两个弹簧和高频电缆；底盘界壁数量为多个分离而紧密排列且周向均匀分布于圆形底盘的边缘，弓形滑块的圆弧一侧靠近底盘界壁，底盘界壁和弓形滑块均为金属材质，每个底盘界壁上电连接有一个模拟开关；弓形滑块的圆弧两端分别连接弹簧一端，两个弹簧的另一端固定于圆形底盘圆心位置处，弓形滑块的圆弧两端电连接于高频电缆一端；

信号转换模块包括依次连接的正弦波振荡器、比较器和计数器；正弦波振荡器电连接于高频电缆另一端和模拟开关；计数器一端电连接于比较器另一端电连接于控制处理模块；正弦波振荡器产生正弦波信号后通过比较器将正弦波转换为方波信号，计数器用于记录方波信号脉冲数；

控制处理模块电连接于模拟开关用于选择一部分相邻底盘界壁与振荡器电连通、用于根据计数器记录的指定时隙内输入的脉冲数除以时隙宽度获得振荡器的振荡频率和用于根据检测到的滑块圆弧面中心正对的底盘界壁的序号集计算倾斜面的法线向量。

按以上方案，控制处理模块包括微处理器、显示器、语音播放器和键盘，微处理器电连接于计数器进行斜面法线向量的计算，显示器、语音播放器和键盘均电连接于微处理器用于人机交互；微处理器还电连接于模拟开关以选择一部分相邻底盘界壁与振荡器电连通。

按以上方案，测试器还包括机箱、隔盘、面盘、电子模块盒和电池盒；机箱为内部中空的方形结构，隔盘水平安装于机箱内用于将机箱内部分为上腔和下腔，底板置于机箱内下腔中，机箱底面与底板平行，电子模块盒设于机箱内上腔中用于放置信号调理模块和控制模块，电池盒也设于机箱内上腔中用于给系统供电，面盘水平设于机箱内上腔上表面用于固定和开放显示器、语音播放器和键盘。

圆盘弹簧电容式倾角测试方法，采用上述的圆盘弹簧电容式倾角测试器，测试方法为：

步骤1：给当前底盘界壁的序号k赋值为0；

步骤2：输出控制模拟开关的编码指令，将序号范围在max(0,k-(M-1)/2)～min(N-1,k+(M-1)/2)的底盘界壁与振荡器连接的通道电连通，为逐一扫描式连通；其中，N代表底盘界壁数量，M表示滑块和底盘界壁构成的电容器中底盘界壁的数量；

步骤3：将计数器记录的指定时隙内输入的脉冲数除以时隙宽度得到振荡器的振荡频率f_k；