水平儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及慣性測量領域，具體涉及一種水平儀。
【背景技術】
[0002] 水平儀作為現代工業不可缺少的檢測工具，在土木工程、航空航海、工業控制等領 域有著廣泛應用。水平儀從過去簡單的氣泡水平儀發展到了現在的電子水平儀，測量精度 和便捷性都有很大提高。氣泡水平儀誤差較大，對于小角度精確測量更是無能為力。電子 水平儀作為傳統氣泡水平儀的替代品，更多的應用在道路工程、機械測量、建筑工程、工業 平臺、石油勘測、軍工、船舶，以及其他需要重力參考系下的傾角或者水平的情況。
[0003] 目前市場上應用的電子水平儀按原理區分主要有電感式和電容式兩種。電感式水 平儀測量原理：當水平儀的基座因待測工件傾斜而傾斜時，其內部擺錘因移動造成感應線 圈的電壓變化，該變化反應傾角大小。電容式水平儀測量原理：一圓形擺錘自由懸掛在細線 上，擺錘受地心重力影響，且懸浮于無摩擦狀態，擺錘的兩邊均設有電極且間隙相同時電容 量相等，若水平儀受待測工件傾斜影響而造成兩間隙不同，從而產生電容不同，形成角度的 差異。目前的電子水平儀，測量精度能夠做到非常高的精度，但受工作原理限制，其普遍受 測量環境限制，一般要求在靜態條件下測量，若在非靜態條件下，則只能利用差分水平儀測 量相對水平。在所測對象存在運動等條件下，則上述傳統的電子水平儀就無能為力了。
[0004] 隨著慣性技術的發展，加速度計技術及其制造工藝逐步成熟，應用也越來越廣泛， 不僅可以應用于傳統的慣性導航領域，也應用于水平儀和測斜儀領域。相比于上面傳統的 電子水平儀，利用加速度計能夠敏感準確載體實時的加速度信息的特點，可以突破傳統電 子水平儀的靜態測量要求而實現動態測量功能。但目前實際的情況是，加速度計應用于電 子水平儀產品還非常少，并且只應用于靜態測量。其原因在于這些產品中未能解決載體運 動帶來的干擾加速度影響，從而未能實現動態水平儀功能。
[0005] 以車載高精度雷達系統應用為例，雷達天線安裝在具有天向旋轉軸的基座上，雷 達在工作時基座繞天向軸連續旋轉，由于載車所處位置不水平及基座安裝誤差等因素影 響，旋轉軸并不能嚴格指天，旋轉基準面存在一定傾斜角，且定義在旋轉基準面上的俯仰和 滾動兩個水平角度會周期性變化，利用水平儀進行測量時，由于水平跟隨基座一起旋轉，水 平儀將敏感到向心加速度和切向加速度，該加速度影響水平姿態的測量，從而導致傳統的 電子水平儀無法測量這些動態角度。在基座連續平穩旋轉時，可以利用對稱位置向心加速 度和切向加速度大小相等的特點來扣除有害的加速度，但這種解決方式僅應用于平穩旋轉 時，在加速和減速階段卻會因向心加速度和切向加速度不對稱而帶來測量誤差。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于，提供一種由加速度計組成的水平儀，克服傳統電子水平儀要 求測量對象嚴格靜態的限制條件，不管測試對象是在靜態條件下、加減速旋轉條件下還是 連續平穩旋轉條件下，均能夠利用該電子水平儀對旋轉條件下的測量對象進行兩個水平姿 態動態測量，從而滿足水平儀在相關動態領域應用。
[0007] 為此目的，本發明提出一種水平儀，包括：
[0008] 第一組件、電纜和第二組件；
[0009] 其中，所述第一組件包括第一 X向加速度計、第一 Y向加速度計和第一信息處理電 路；
[0010] 所述第二組件包括第二X向加速度計、第二Y向加速度計和第二信息處理電路；
[0011] 所述第一 X向加速度計和第一 Y向加速度計的敏感軸在水平方向安裝且相互垂 直，用于測量待測載體旋轉平面第一 X向和第一 Y向的加速度，所述第一信息處理電路，用 于采集所述第一 X向加速度計和第一 Y向加速度計測量的加速度；
[0012] 所述第二X向加速度計和第二Y向加速度計的敏感軸在水平方向安裝且相互垂 直，用于測量待測載體旋轉平面第二X向和第二Y向的加速度，所述第二信息處理電路，通 過所述電纜與所述第一信息處理電路連接，用于采集所述第二X向加速度計和第二Y向加 速度計測量的加速度，通過與所述第一信息處理電路進行數據通訊，獲取所述第一 X向加 速度計和第一 Y向加速度計測量的加速度，并根據獲取到的所述第一 X向加速度計、第一 Y 向加速度計、第二X向加速度計和第二Y向加速度計測量的加速度，計算出所述待測載體的 水平姿態角。
[0013] 本發明實施例所述的水平儀，利用水平方向上兩對正交安裝的加速度的測量信 息，能夠扣除有害的向心和切向加速度，從而辨識出測量載體的兩個相互垂直方向的水平 姿態角。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明水平儀一實施例的方框結構示意圖；
[0015] 圖2為本發明水平儀另一實施例的安裝俯視圖；
[0016] 圖3為本發明水平儀又一實施例的安裝側視圖；
[0017] 圖4為本發明水平儀又一實施例中水平儀測量的水平姿態角隨時間的變化曲線 示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發明 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019] 如圖1所示，本實施例公開一種水平儀，包括：
[0020] 第一組件A、第二組件B和電纜C ;
[0021] 其中，所述第一組件包括第一 X向加速度計2、第一 Y向加速度計1和第一信息處 理電路3 ;
[0022] 所述第二組件包括第二X向加速度計5、第二Y向加速度計4和第二信息處理電路 6 ；
[0023] 所述第一 X向加速度計2和第一 Y向加速度計1的敏感軸在水平方向安裝且相互 垂直，用于測量待測載體旋轉平面第一X向和第一Y向的加速度，所述第一信息處理電路3， 用于采集所述第一 X向加速度計2和第一 Y向加速度計1測量的加速度；
[0024] 所述第二X向加速度計5和第二Y向加速度計4的敏感軸在水平方向安裝且相互 垂直，用于測量待測載體旋轉平面第二X向和第二Y向的加速度，所述第二信