CN106289173A - 一种环形电极双轴倾角传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形电极双轴倾角传感器，包括：环形腔体、由环形感应电极和环形驱动电极组成的传感电极；环形腔体内灌注有电解液，且电解液的灌注量为环形腔体容积的一半；环形感应电极和环形驱动电极均安装在环形腔体内，且环形驱动电极包围环形感应电极，环形驱动电极和环形感应电极之间存在间隙；环形驱动电极由三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，三组驱动电极的覆盖角度为360°。采用本发明实施例在不施加外部补偿的情况下，避免因测量盲区而导致输出倾角的误差，提高测量精确度。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种环形电极双轴倾角传感器。
背景技术
倾角传感器经常用于系统的水平测量。现有的水平倾角传感器主要有电容式和电解液式，采用金属或玻璃构成腔体，在腔体内灌注传感液体，在其中一个方向安装一组驱动电极和感应电极，通过电容量或电场信号的变化来测量倾角值。这种倾角传感器由于安装的驱动电极处于一个方向，以及驱动电极间存在间隙，因此会存在大小不等的测量盲区。当温度变化时，液体发生变化，会导致输出的倾角值发生变化，需要外部加以补偿才能实现准确测量。
发明内容
本发明实施例提出一种环形电极双轴倾角传感器，在不施加外部补偿的情况下，避免因测量盲区而导致输出倾角的误差，提高测量精确度。
本发明实施例提供一种环形电极双轴倾角传感器，包括：环形腔体、由环形感应电极和环形驱动电极组成的传感电极；
所述环形腔体内灌注有电解液，且所述电解液的灌注量为所述环形腔体容积的一半；
所述环形感应电极和所述环形驱动电极均安装在所述环形腔体内，且所述环形驱动电极包围所述环形感应电极，所述环形驱动电极和所述环形感应电极之间存在间隙；
所述环形驱动电极由三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，所述三组驱动电极的覆盖角度为360°。
进一步的，所述环形感应电极的引脚从所述环形腔体的内环引出；
所述环形驱动电极的引脚从所述环形腔体的外环引出。
进一步的，所述环形电极双轴倾角传感器还包括：外围电路；
所述外围电路分别与所述环形感应电极的引脚、所述环形驱动电极的引脚连接，用于测量各引脚输出的电压值。
进一步的，所述环形电极双轴倾角传感器还包括：处理器；
所述处理器与所述外围电路连接，用于根据所述外围电路测量的电压值，计算出当前的倾斜角度。
进一步的，所述环形腔体为玻璃腔体。
进一步的，所述环形感应电极和所述环形驱动电极上印镀有相同的电极层。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的一种环形电极双轴倾角传感器，包括环形腔体、由环形感应电极和环形驱动电极组成的传感电极；环形腔体内灌注有腔体容积的一半的电解液。环形驱动电极和环形感应电极均安装在环形腔体内，环形驱动电极由三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，三组共6个驱动电极板覆盖360全周范围。相比于现有技术的倾角传感器仅使用一组驱动电极和感应电极，需要外部补偿才能避免测量盲区的情况，本发明技术方案在不施加外部补偿的情况下，避免因测量盲区而导致输出倾角的误差，提高测量精确度。
附图说明
图1是本发明提供的环形电极双轴倾角传感器的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的环形电极双轴倾角传感器的一种实施例的结构示意图。如图1所示，该环形电极双轴倾角传感器包括：环形腔体1、由环形感应电极2和环形驱动电极3组成的传感电极。
在本实施例中，环形腔体1内灌注有电解液，且电解液的灌注量为环形腔体容积的一半。环形腔体1可以但不限于为内外两层玻璃圈构成的玻璃腔体。
环形感应电极2和环形驱动电极3均安装在环形腔体1内，且环形驱动电极3包围环形感应电极2，环形驱动电极3和环形感应电极2之间存在间隙。
环形驱动电极3三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，三组驱动电极的覆盖角度为360°。如图1所示，附图标志31为本发明所述的一组对称的驱动电极，其包含两个驱动电极板。
在本实施例中，环形感应电极2和环形驱动电极3上印镀有相同的电极层。
在本实施例中，环形感应电极2的引脚从环形腔体1的内环引出。环形驱动电极3的引脚从环形腔体1的外环引出。由于共有6个驱动电极板，因此共有6个引脚从环形腔体1的外环引出。
作为本实施例的一种举例，本发明提供的环形电极双轴倾角传感器还包括：处理器和外围电路。外围电路分别与环形感应电极的引脚4、环形驱动电极的引脚5连接，用于测量各引脚输出的电压值。处理器与外围电路连接，用于根据外围电路测量的电压值，计算出当前的倾斜角度。
为了更好的说明本发明的工作原理，以下为本发明的传感器工作流程步骤。首先，依次单独的在三组驱动电极上分别施加电压，在电解液内形成电场，当液面处于不同的角度时，各组驱动电极与电解液的接触面积不同，在电解液内形成的电场强度也会随着变化，在环形感应电极2上就会输出与液面所处位置对于的6个电压信号，再通过外围电路读取相应的电压值。处理器根据外围电路测量的电压值，计算出当前的倾斜角度，具体为：由于液体灌注量是传感器腔体容量的一半，因此在任意时刻，6个电极板中至少有一个驱动电极板完全位于液体以外，同时其对应的一个电极板完全位于液体之内。这时，处理器通过外围电路测量的这个电极板在极限位置时，环形感应电极的输出电压，结合电极板相应的编号，计算出相应的倾斜角度。而另外两组驱动电极所对应的输出电压可以作为倾斜角度的反馈补偿，提高倾斜角度测量的准确性，本发明通过多组电极实现闭环反馈补偿，三组电极处于同一个腔体内，当温度变化引起电解液变化时，三组驱动电极形成相同的信号变化，当一组电极工作时，其他两组电极可提供参照信号，通过测量参照信号的变化可修正当前的倾角数值，实现倾斜角度的温度补偿，无需另外设置补偿电路或补偿装置，简化传感器的结构。
另外，本发明通过设置3组驱动电极，减小每组电极的间隙，从而减小了测量盲区。
由上可见，本发明实施例提供的一种环形电极双轴倾角传感器，包括环形腔体1、由环形感应电极2和环形驱动电极3组成的传感电极；环形腔体1内灌注有腔体容积的一半的电解液。环形驱动电极3和环形感应电极2均安装在环形腔体1内，环形驱动电极3由三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，三组共6个驱动电极板覆盖360全周范围。相比于现有技术的倾角传感器仅使用一组驱动电极和感应电极，需要外部补偿才能避免测量盲区的情况，本发明技术方案在不施加外部补偿的情况下，避免因测量盲区而导致输出倾角的误差，提高测量精确度。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，包括：环形腔体、由环形感应电极和环形驱动电极组成的传感电极；
所述环形腔体内灌注有电解液，且所述电解液的灌注量为所述环形腔体容积的一半；
所述环形感应电极和所述环形驱动电极均安装在所述环形腔体内，且所述环形驱动电极包围所述环形感应电极，所述环形驱动电极和所述环形感应电极之间存在间隙；
所述环形驱动电极由三组对称的驱动电极组成，每组驱动电极包含两个驱动电极板，每个驱动电极板的覆盖角度大于或等于60°，所述三组驱动电极的覆盖角度为360°。
2.根据权利要求1所述环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，
所述环形感应电极的引脚从所述环形腔体的内环引出；
所述环形驱动电极的引脚从所述环形腔体的外环引出。
3.根据权利要求2所述的环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，还包括：外围电路；
所述外围电路分别与所述环形感应电极的引脚、所述环形驱动电极的引脚连接，用于测量各引脚输出的电压值。
4.根据权利要求3所述的环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，还包括：处理器；
所述处理器与所述外围电路连接，用于根据所述外围电路测量的电压值，计算出当前的倾斜角度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，所述环形腔体为玻璃腔体。
6.根据权利要求5所述的环形电极双轴倾角传感器，其特征在于，所述环形感应电极和所述环形驱动电极上印镀有相同的电极层。
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