專利名稱：水準式微型測位角傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水準式測量物體角度的傳感器。
在目前現有技術上，水準儀只能固定在平臺上確定出水平線。它的水平度誤差角約為δ≥0°00′03″，經緯儀觀測仰俯角分辨精度也如此。在現代科學技術上，很需要精度更高的測位角儀器。
本發(fā)明的目的，是提供一種結構簡單、精度高、線性好、檢測速度快的微型測位角傳感器。它以特定設計的液管為主體，由于液管中汽泡的空間與液體的電介率或者導磁率不同，當液管中的汽泡向適當方向移動時，就會感應到液管上電容或者電感的量值變化。它以水平面為參照物，能夠自由地測定液管中心軸與水平線的夾角。這對于有關產品設計和使用很有利。
該發(fā)明的實驗過程，是先取一個水平儀上的液管，再用二塊導體薄片，制成一個拱型電容器，膠結在液管外殼中段上，就成了一個加裝型傳感器。后來發(fā)現這種傳感器有一個弊病，就是在測量液管中心軸(H)與水平面的夾角時，需要注意汽泡在電容器腔中的對應位置。為了使這類傳感器能夠自由地測量液管中心軸與水平面的夾角。增加了電感型和電容型測位角傳感器。
下面參照附圖，詳述該發(fā)明的實施內容。
1、
圖1是水準式微型測位角傳感器的液管。圖中的G、S、P、d、H分別表示管壁、液體、汽泡、液管長度、液管中心軸。
為了使該發(fā)明的產品規(guī)格規(guī)范化，液管的幾何型式以圓柱為主體。
位角參照座標液管中心軸(H)處于一個水平面上時為±0°。
2、為了使該發(fā)明的產品規(guī)格規(guī)范化，傳感器中組件的幾何型式和數據，按照比例形式設計。下面參考附圖分別詳述。
(1)圖2是加裝型水準式微型測位角傳感器。
它由液管(含汽泡)、液管外殼上四片導體構成的三對電容及它的電極組成。這三個電容C0、C1、C2的功能分別是C0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角，C1、C2用于識別液管中心軸與水平面夾角的方向。C0幾何位置在C1、C2之間。
假設液管的有效長度為d0，電容C0、C1、C2的下片不分格、上片在液管長度上分段寬度為C0′、C1′、C2′，則有d0:C0′:C1′:C2′=2:1:12:12]]>電容C0、C1、C2的上片與下片的間隙，平行于液管的中心軸。
(2)圖3是電感型水準式測位角傳感器。
它由液管(含汽泡)和液管外殼上的三組電感構成。三組電感L0、L1、L2的功能分別是L0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角。L1、L2用于識別液管中心軸與水平線夾角的方向。
為保證傳感器的精度，電感L0固定在液管中段處。三個電感繞組均勻分布。L0位于L1、L2之間。
設液管的有效長度為d0，汽泡長度為dp，電感繞組寬度為L0′、L1′、L2′，則有d0:dp:L0′:L1′:L2′=2:1:12:12]]>(3)圖4是電容型水準式測位角傳感器。
它由液管(含汽泡)，內層導體電極、液管外殼上的三段導體及電極組成。內層導體表面處處平行于液管外層導體的內表面。液管內電極與液管外殼上的三個電極構成三個電容器，這三個電容C0、C1、C2的功能分別是C0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角，C1、C2用于識別液管中心軸與水平線夾角的方向。
設液管有效長度為d0，汽泡長度為dp，C0、C1、C2的液管外層導體寬度為C0′、C1′、C2′，則有d0:dp:C0′:C1′:C2′=2:1:12:12]]>3、水準式微型測位角傳感器的液管材質管壁由電介質材料制成。電感型中有Pu≠Su，電容型中有Pε≠ Sε。其中Pu、Su、Pε、Sε分別表示汽泡空間的導磁系數、液體的導磁系數、汽泡空間的介電常數、液體的介電常數。
權利要求
1.圖1是水準式微型測位角傳感器的液管。圖中的G、S、P、d、H分別表示管壁、液體、汽泡、液管長度、液管中心軸。為了使該發(fā)明的產品規(guī)格規(guī)范化，液管的幾何型式以圓柱為主體。位角參照座標液管中心軸(H)處于一個水平面上時為±0°。
2.為了使該發(fā)明的產品規(guī)格規(guī)范化，傳感器中組件的幾何型式和數據，按照比例形式設計。下面參考附圖分別詳述。(1)圖2是加裝型水準式微型測位角傳感器。它由液管(含汽泡)、液管外殼上四片導體構成的三對電容及它的電極組成。這三個電容C0、C1、C2的功能分別是C0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角，C1、C2用于識別液管中心軸與水平面夾角的方向。C0幾何位置在C1、C2之間。假設液管的有效長度為d0，電容C0、C1、C2的下片不分格、上片在液管長度上分段寬度為C0′、C1′、C2′，則有d0:C0′:C1′:C2′=2:1:12:12]]>電容C0、C1、C2的上片與下片的間隙，平行于液管的中心軸。(2)圖3是電感型水準式測位角傳感器。它由液管(含汽泡)和液管外殼上的三組電感構成。三組電感L0、L1、L2的功能分別是L0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角。L1、L2用于識別液管中心軸與水平線夾角的方向。為保證傳感器的精度，電感L0固定在液管中段處。三個電感繞組均勻分布。L0位于L1、L2之間。設液管的有效長度為d0，汽泡長度為dp，電感繞組寬度為L0′、L1′、L2′，則有d0:dp:L0′:L1′:L2′=2:1:12:12]]>(3)圖4是電容型水準式測位角傳感器。它由液管(含汽泡)，內層導體電極、液管外殼上的三段導體及電極組成。內層導體表面處處平行于液管外層導體的內表面。液管內電極與液管外殼上的三個電極構成三個電容器，這三個電容C0、C1、C2的功能分別是C0用于檢測液管中心軸與水平面的夾角，C1、C2用于識別液管中心軸與水平線夾角的方向。設液管有效長度為d0，汽泡長度為dp，C0、C1、C2的液管外層導體寬度為C0′、C1′、C2′，則有d0:dp:C0′:C1′:C2′=2:1:12:12.]]>
3.水準式微型測位角傳感器的液管材質管壁由電介質材料制成。電感型中有Pu≠Su，電容型中有Pε≠Sε。其中Pu、Su、Pε、Sε分別表示汽泡空間的導磁系數、液體的導磁系數、汽泡空間的介電常數、液體的介電常數。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水準式測量物體角度的傳感器。這一種水準式微型測位角傳感器，具有結構簡單、成本低、精度高、線性好，檢測速度快等特點。它以特定設計的液管為主體，以水平面為參照物，能夠自由地測量液管中心軸與水平線的夾角。這對于有關產品設計和使用很有利。該發(fā)明適用于垂直度、水平度、仰俯角度的檢測、修正和自動控制；制做電磁式或者數字式的測位角儀器等等。
文檔編號G01C9/00GK1680777SQ20051000654
公開日2005年10月12日 申請日期2005年1月22日 優(yōu)先權日2005年1月22日
發(fā)明者趙秀卿 申請人:趙秀卿