[0028] 本實用新型提供一種=角架裝置，本實用新型提供的=角架裝置適用于多種地 面，在不平整凸凹地面也能適應自如，同時還能通過微調(diào)輔助調(diào)節(jié)水平橫，本實用新型中的 微調(diào)是通過壓力傳感器精準測量從而顯示出需要調(diào)節(jié)距離值，通過電器元件測量提高=角 架的水平安放速度和時間效率。
[0029] -種=角架裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該裝置包括機座1和與機座向連結(jié)的 =個能伸縮的支腿2,機座1內(nèi)設有一個氣泡3,氣泡3的位置代表了 =角架的平衡狀態(tài)。 為了簡化氣泡調(diào)節(jié)步驟，節(jié)省=角架腿調(diào)節(jié)時間，所W本實用新型中機座是=層結(jié)構(gòu)，其結(jié) 構(gòu)示意圖如圖2所示，上表層4中安放氣泡，下層6作為連結(jié)支腿的結(jié)構(gòu)層，中間層5中安 裝傳感單元。傳感單元包括處理器和多個測量壓力的壓力傳感器，處理器安裝在機座的中 間位置，對機座中間層5的重量影響減小到最小，不影響氣泡的運動，而且方便連接壓力傳 感器。壓力傳感器均勻安裝在機座中間層5內(nèi)，本實用新型中優(yōu)選3個壓力傳感器，中間層 5對應于=角架的支腿數(shù)量劃分為=份，每一份中間層5內(nèi)安裝一個壓力傳感器，每個傳感 器代表一個支腿，傳感器受到的壓力即表示支腿上端部受到的壓力（此處忽略機座下層對 支腿的壓力）。=角架安裝好后，中間層5的壓力傳感器就會測量得出氣泡給予的壓力。傳 感器測量到的壓力發(fā)送到傳感單元的處理器中，處理器計算出壓力傳感器的受力矢量包括 每個傳感器在=維方向上的移動距離，同時處理器計算比較3個傳感器的測量值，從而計 算出傳感器對應的支腿應該移動的距離。
[0030] 傳統(tǒng)的傳感器測量壓力的過程中，由于切向力和法向力之間的相互影響導致測量 結(jié)果不準確，所W本實用新型提供一種改進后的壓力傳感器，該傳感器中切向力和法向力 之間相互不影響，能夠大大提高保證測量結(jié)果的準確性。壓力傳感器的具體介紹如下：
[0031] 壓力傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向差動電容單元組合和Y 方向差動電容單元組合，所述X方向差動電容單元組合通過電容值相減計算X方向的切向 力且消除Y方向切向力影響，所述Y方向差動電容單元組合通過電容值相減計算Y方向的 切向力且消除X方向切向力影響，所述X方向差動電容單元組合和Y方向差動電容單元組 合的電容值求和計算電容傳感器的法向力且消除切向力影響。所述X方向差動電容單元組 合和Y方向差動電容單元組合均包括兩個W上相互形成差動的電容單元模塊，所述電容單 元模塊采用由兩個W上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個條狀電容單元包括上極板 的驅(qū)動電極和下極板的感應電極。所述每個條狀電容單元的驅(qū)動電極和感應電極寬度相 同，驅(qū)動電極的長度大于感應電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分別預留左差位5 t和右差位 S右，b〇驅(qū)=b〇感+ 6右+ 6左，其中，b〇驅(qū)為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度，b〇感為條狀電容單元 的感應電極長度。所述差位5 t = 5 $，且
其中d。為彈性介質(zhì)厚度，G為彈 性介質(zhì)的抗剪模量，Tm。、為最大應力值。所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條狀電 容單元的驅(qū)動電極和感應電極沿寬度方向設有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方向相 反。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個W上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對應連接的引線， 相鄰兩條狀電容單元之間設有電極間距ae。所述平行板面積S = M (ae+a J b。，其中，條M為 條狀電容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長度，a。條狀電容單元的寬度。所述電容單元模 塊的每個條狀電容單元的引線通過并聯(lián)或者獨立連接到控制單元。所述條狀電容單元的寬 度
其中，d。為介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所 述控制單元和電容單元模塊之間設有中間變換器，中間變換器用于設置電壓對電容或頻率 對電容的傳輸系數(shù)。
[0032] 1、條狀電容單元的轉(zhuǎn)換特性
[0033] (1)激勵信號和坐標系
[0034]將條狀電容單元置于圖3所示的直角坐標系中，極板平面長度b。、寬度a。、彈性介 質(zhì)厚度d。。=維激勵施加于電容極板的外表面，產(chǎn)生的接觸式作用力具有Fx、巧和Fz =個 方向分量，F(xiàn)x和巧的作用方向沿X軸和Y軸，F(xiàn)z的作用方向沿0Z軸，目陸方向，法向和切向 應力均為一種應力張量，從電極的引線間即可輸出電容的響應；法向應力0。= Fn/A，其中 A =曰。? b。為極板法向受力面，化=Fz為法向分量；兩側(cè)表面上產(chǎn)生成對的切向應力X X =Fx/A，X y= Fy/A。
[0035]根據(jù)彈性力學中的虎克定律，0。和T X，Ty都將使彈性體產(chǎn)生相應的變形。其中，
[0036] (1)
[0037] (2)
[0038]
(3)
[0039] 式中，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量（單位：GN/m2)，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量（單位： GN/W)，5n為彈性介質(zhì)的法向位移（單位：ym)，而5x和5y為條狀電容單元上下兩極 板的相對錯位（單位：ym)，其正負號由坐標軸指向決定。
[0040] 似電容公式及其輸入輸出特性
[0041] 矩形平行板電容器的初始電容為：
[0042]
(4)
[004引式中，￡0真空介質(zhì)電常數(shù)為8.85PF/m，e r= 2. 5為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。d。 受0。的激勵產(chǎn)生相對變形e n= 5。/屯二0。/6,代入（4)得到輸入輸出特性
[0044]
^5)
[0045] (3)法向應力作用下的線性度和靈敏度
[0046] 曰、法向線性度
[0047] 在妨式中F。在分母中，故C"= f(F。）的關系是非線性的，因轉(zhuǎn)換量程中的最大 值曰。max與介質(zhì)彈性常數(shù)E相比，e。是個很小的量，即分母中e?！?，將妨按級數(shù)展開并 略去二次方W上的高階無窮小，（5)式可簡化為：
[004引
㈱
[0049] 可見在C。與F。的轉(zhuǎn)換特性中的法向線性度的最大相對誤差接近于零。
[0050] b、靈敏度
[0051] 按法向靈敏度的定義
[0052] 按化）式可得線性靈敏度，
[005引Sni= C (j/AE = e。e r/d(jE (7)
[0054] 而按妨式則
[0055]
化)
[005引S"2隨F。而變，F(xiàn)。愈大，S"2愈大，在整個轉(zhuǎn)換特性上呈輕微非線性。
[0057] (4)切向應力Tx和X y激勵下的電容變化
[0058] 切向應力Tx和I y并不改變極板的幾何尺寸參數(shù)b。和a。，對介質(zhì)厚度d。也不產(chǎn) 生影響。然而Ty和I y改變了平行板電容器的空間結(jié)構(gòu)，正向面對的上下極板之間發(fā)生了 錯位偏移?，F(xiàn)W0X方向為例，極板在Ty作用下的錯位偏移5
[0059] 在圖4中當T X為零時，a。上=a。下是正對的，基板之間有效截面At= a。? b。;在 圖5中，在Ty右向的作用下，上極板相對于下極板產(chǎn)生了向右的錯位偏移5y，從而使上下 極板之間在計算電容時的有效面積Ai=(曰。-5、）-b。;圖6中，當I X為左向時，錯位偏移 5 X則向左，而A T = (a。- 5 X) ? b。，有效面積的減少量相同，由此產(chǎn)生的電容為：
[0060]
[0061] 根據(jù)剪切虎克定律
[0062]Tx= 丫 X ? G = G ? 5 x/d〇 (10)
[006引將（10)代入（9)可得
[0064]
(11)
[006引 （11)式即為切應力下的輸入--輸出特性，Ct與X X呈線性關系。
[0066] 而其靈敏度
[0067]
(12)
[006引公式巧)-(。）類似的分析同樣適用與X y與C ly的特性與技術指標，只不過式中 條狀電容單元的長邊b。應設置于0X軸方向，而其短邊a。則在0Y方向。
[0069] (5)差動電容單元的引進
[0070] 圖5和圖6所示的電容器結(jié)構(gòu)性變化，只說明電容輸出與切向應力± Ty輸入的關 系，電容增量都是負的，因此運種初始電容結(jié)構(gòu)不適宜作為對±