[发明专利]圆柱腔激光折射法倾仰角测试仪及测试方法

说明书

本发明涉及角度检测技术领域，尤其涉及一种圆柱腔激光折射法倾仰角测试仪及测试方法，测试仪包括信号采集模块、信号转换模块和控制处理模块；信号采集模块包括圆柱腔、液体、激光发射管半环阵列、感光管半环阵列组和发射逻辑驱动电路；圆柱腔中注入液体；圆柱腔下半部分中部沿壁体圆周嵌入激光发射管半环阵列，与激光发射管半环阵列位于同一圆周的圆柱腔上半部分嵌入一感光管半环阵列，感光管半环阵列包括呈半环形均匀分布的若干感光管单元；感光管单元的输出电流输入至对应放大滤波器后输出至微控制器，微控制器计算得到轴向倾角θ和绕轴仰角的测量结果并通过信号输出单元输出。本发明实现倾斜度检测，检测精度高。

技术领域

本发明涉及角度检测技术领域，尤其涉及一种圆柱腔激光折射法倾仰角测试仪及测试方法。

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柱腔激光折射法倾仰角测试仪及测试方法，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柱腔激光折射法倾仰角测试仪，其包括：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柱腔、液体、激光发射管半环阵列、感光管半环阵列组和发射逻辑驱动电路；圆柱腔中注入液体，液体占有一半容积；圆柱腔壁体分为上下两半，圆柱腔下半部分中部沿壁体圆周嵌入激光发射管半环阵列，激光发射管半环阵列包括呈半环形均匀分布的若干发射管单元；与激光发射管半环阵列位于同一圆周的圆柱腔上半部分嵌入一感光管半环阵列，然后沿轴向复制延伸至圆柱腔两个端面，所有轴向均匀排列的感光管半环阵列构成感光管半环阵列组，感光管半环阵列包括呈半环形均匀分布的若干感光管单元；由于光束在液面发生折射且途中发生衍射，激光发射管半环阵列的某一发射管单元所发光束照射至感光管半环阵列组中某一区域相邻的数个感光管单元；发射逻辑驱动电路电连接于发射管单元；

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单元，模数转换器输出端连接于控制处理模块；

控制处理模块包含微控制器和电连接于微控制器的信号输出单元，微控制器还电连接于模数转换器和发射逻辑驱动电路；

感光管半环阵列组每个感光管单元的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微控制器，微控制器计算得到轴向倾角θ和绕轴仰角的测量结果并通过信号输出单元输出。

按以上方案，所述激光发射管半环阵列中发射管单元数量和感光管半环阵列组中的每个感光管半环阵列所包含的感光管单元数量相等，设为M，设置成奇数；感光管半环阵列组所包含的感光管半环阵列的数量为N，设置成奇数；M和N设置得足够大，使相邻感光管单元间距小于光束直径，以保证激光发射管半环阵列中某一发射管单元发光时，感光管半环阵列组中至少一个感光管单元受到光束覆盖。

按以上方案，所述感光管单元为PIN光电二极管。

按以上方案，所述液体为折射率小于1/cosα的透明纯净液体，其中α表示边界与端面圆周相切的圆柱腔斜截面与端面的夹角。

按以上方案，所述微控制器可采用单片机或ARM处理器。

优选的，信号输出单元包括显示器和语音播放器用于输出测量结果。

一种圆柱腔激光折射法倾仰角测试方法，采用上述的圆柱腔激光折射法倾仰角测试仪，所述测试方法为：

步骤1：微控制器以0渐增至M-1对m进行赋值，在每次对m的赋值下，向发射逻辑驱动电路发送启动发射指令；