用于测量旋转角的模块、设备及其使用方法技术

一种用于测量旋转角的模块，属于倾角测量领域。设其使用过程中在N01平面内相对于平面内的P01点旋转，经P01点设N02垂面，包括低点找平机构和活动子位置测量单元，低点找平机构包括活动子和活动子导向器，活动子能够在活动子导向器限定的预定轨迹线上活动，P01点对应设置在投影曲线的凹侧；活动子位置测量单元用于测量活动子在预定轨迹线上的位置或在N01平面上的投影位置。一种用于测量旋转角的设备包括安装在动体上的前述的用于测量旋转角的模块，其使用方法包括使用活动子位置测量单元等效测量活动子在预定轨迹线上的位置，或者，等效测量在N01平面上的投影位置。

Module, equipment and use method for measuring rotation angle

【技术实现步骤摘要】
用于测量旋转角的模块、设备及其使用方法
本专利技术涉及倾角检测
，具体涉及一种用于测量旋转角的模块、设备及其使用方法。
技术介绍
角度计量是几何量计量的重要组成部分。角度量的范围广，平面角按平面所在的空间位置可分为：在水平面内的水平角(或称方位角)，在垂直面内的垂直角(或倾斜角)，空间角是水平角和垂直角的合成。倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于测量系统的角度。在电力电网应用场景中，电磁干扰大，采用光纤类传感器是较好的选择。光纤类传感器具有体积小，传输距离远，抗电磁干扰性能优的特点。目前，已存在用于测量倾角的光纤型倾角传感器。专利文献CN204740023U记载了一种双锥形光纤倾角传感器，包括第一光纤锥、第二光纤锥和一光纤，第一光纤锥的一端被固定，第一光纤锥的另一端连接光纤的一端，光纤的另一端连接第二光纤锥的一端，第二光纤锥的另一端被固定。它在倾斜一定角度时，光纤压缩或拉伸两侧的光纤锥，通过锥形区的应变矢量、光纤倾角传感器的倾斜角和干涉谱的频移换算公式，可以得到倾斜角。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的之一是提供一种用于测量旋转角的模块、设备及其使用方法，以提供一种新的测量平面内旋转角的技术路线。为解决上述技术问题，可以根据需要选用如下技术方案：一种用于测量旋转角的模块，设其使用过程中在N01平面内相对于所述N01平面内的P01点旋转，经所述P01点虚设N02垂面，包括低点找平机构和活动子位置测量单元，所述低点找平机构包括活动子和活动子导向器，使用过程中，所述活动子能够在所述活动子导向器限定的预定轨迹线上活动，所述预定轨迹线在所述N02垂面内的第一投影曲线属于全凸闭合曲线的一部分，且所述N01平面上的任一法线与所述预定轨迹线有至多一个交点，所述P01点对应设置在所述第一投影曲线的凹侧；所述活动子位置测量单元用于测量所述活动子在所述预定轨迹线上的位置，或者用于测量所述活动子在所述N01平面上的投影位置。为使该用于测量旋转角的模块处于有效使用状态，所述N01平面与所述N02垂面的夹角＜90°，且所述活动子不受所述活动子导向器两端的支撑，受重力作用，活动子相对于P01点静止时，活动子的重力势能最小，活动子必然位于第一投影曲线的最低点，低点找平机构的低点找平功能是有效的；同时，活动子位于预定轨迹线上的某一点。一般的，该用于测量旋转角的模块处于有效使用期间内，若第一投影曲线上的所有点均不高于经所述P01点确定的水平面，用于测量旋转角的模块的测量结果理论上总是有效的；若第一投影曲线上的某些点高于经所述P01点确定的水平面，某些特殊情况下，所述活动子可能受活动子导向器其中一端的支撑，但在不借助其它手段的情况下，使用者并不能发现此时用于测量旋转角的模块已经脱离有效使用状态。优选的，所述活动子导向器包括导管和两个限位堵头，所述活动子设置在所述导管及两个限位堵头配合形成的活动空间内。进一步的，所述活动子的形状是圆球形，在所述活动子上设有球面形的波反射层，所述波反射层的球心与所述活动子的球心重合；或者，所述活动子的形状是圆球形，所述活动子的球面能够形成波反射层的波反射面。优选的，所述N01平面与所述N02垂面重合。这样能降低使用难度。进一步的，所述预定轨迹线的两端与经所述P01点确定的水平面相交。这样在用于测量旋转角的模块处于有效使用期间内，用于测量旋转角的模块可有效测量≥-90°且≤90°的旋转角。优选的，所述预定轨迹线为平面曲线。这样能降低使用难度，并扩大其可应用范围。进一步的，所述预定轨迹线为平行于所述N01平面设置的平面曲线。优选的，所述预定轨迹线属于圆周线、椭圆线、抛物线或双曲线的一部分。优选的，所述活动子位置测量单元包括波发射器和波接收器，所述活动子导向器包括导管，所述导管是波传导管，所述活动子设有波反射层，所述导管与所述活动子配合，以使所述波发射器发出的波束经所述波反射层反射后能够被所述波接收器接收。进一步的，所述波发射器与所述导管之间设有波传导件，所述波发射器发出的波束在所述波传导件与所述导管的连接面处反射形成第一反射波束，所述波发射器发出的波束在所述活动子的波反射层处反射形成第二反射波束，所述波接收器用于接收所述第一反射波束和所述第二反射波束。进一步的，所述波发射器能够发出光波，所述导管是光传导管，所述活动子设有光反射层，所述波接收器是光接收器；或者，所述波发射器能够发出声波，所述导管是声波传导管，所述活动子具有声波反射层，所述波接收器是声波接收器；或者，所述波发射器能够发出电磁波，所述导管是电磁波传导管，所述活动子具有电磁波反射层，所述波接收器是电磁波接收器。一种用于测量旋转角的设备，包括动体和前述的用于测量旋转角的模块；所述动体能够在N01平面内相对于所述N01平面内的P01点旋转，且所述动体在所述N01平面内相对于所述P01点的最大旋转角＜360°，经所述P01点虚设N02垂面，所述N01平面与所述N02垂面的夹角＜90°；所述活动子导向器与所述动体保持相对静止设置，所述预定轨迹线在所述N01平面内的第二投影曲线围绕所述P01点形成旋转角第一测量区，所述旋转角第一测量区的圆心角≥所述最大旋转角，并使所述动体在所述N01平面内相对于所述P01点的旋转期间，在所述活动子相对于所述P01点静止时，所述用于测量旋转角的模块的低点找平机构具有低点找平效果。优选的，所述动体在所述N01平面内相对于所述P01点的最大旋转角≤180°。前述的用于测量旋转角的设备的使用方法，包括以下步骤：所述动体在第一静止位置且所述活动子相对于所述P01点静止时，设所述活动子位于所述预定轨迹线上的D1点，所述动体在第二静止位置且所述活动子相对于所述P01点静止时，设所述活动子位于所述预定轨迹线的D2点，使用所述活动子位置测量单元等效测量所述D1点和/或所述D2点在所述预定轨迹线上的位置，或者，使用所述活动子位置测量单元等效测量所述预定轨迹线的D1点和/或所述D2点在所述N01平面上的投影位置。其中，等效测量指根据确定的换算方法或计算方法，利用数学方法对测得的第一组物理量进行换算或计算，可以得到唯一对应的第二组物理量，则认为测量第一组物理量等同于测量第二组物理量。在本专利技术方法中，活动子导向器与动体保持相对静止设置，动体在N01平面内相对于P01点旋转时，活动子导向器及其限定的预定轨迹线也与动体同步旋转。由于活动子能够在活动子导向器限定的预定轨迹线上活动，在重力作用下，当动体在第一位置时，活动子在N02垂面上的投影点位于此时的预定轨迹线在N02垂面上的第一投影曲线的最低点；当动体在第二位置时，活动子在N02垂面上的投影点位于此时的预定轨迹线在N02垂面上的第一投影曲线的最低点。故而，在获得预定轨迹线的D1点和D2点之间的长度后，结合预定轨迹线的曲线公式，可以得到动体在第二位置时，预定轨迹线上的D1点、D2点在N01平面内的投影位置D1′、D2′，再结合N01平面内的P01点位置，可以确定D1′、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量旋转角的模块，设其使用过程中在N01平面内相对于所述N01平面内的P01点旋转，经所述P01点虚设N02垂面，其特征在于，包括低点找平机构和活动子位置测量单元，/n所述低点找平机构包括活动子和活动子导向器，使用过程中，所述活动子能够在所述活动子导向器限定的预定轨迹线上活动，所述预定轨迹线在所述N02垂面内的第一投影曲线属于全凸闭合曲线的一部分，且所述N01平面上的任一法线与所述预定轨迹线有至多一个交点，所述P01点对应设置在所述第一投影曲线的凹侧；/n所述活动子位置测量单元用于测量所述活动子在所述预定轨迹线上的位置，或者用于测量所述活动子在所述N01平面上的投影位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测量旋转角的模块，设其使用过程中在N01平面内相对于所述N01平面内的P01点旋转，经所述P01点虚设N02垂面，其特征在于，包括低点找平机构和活动子位置测量单元，
所述低点找平机构包括活动子和活动子导向器，使用过程中，所述活动子能够在所述活动子导向器限定的预定轨迹线上活动，所述预定轨迹线在所述N02垂面内的第一投影曲线属于全凸闭合曲线的一部分，且所述N01平面上的任一法线与所述预定轨迹线有至多一个交点，所述P01点对应设置在所述第一投影曲线的凹侧；
所述活动子位置测量单元用于测量所述活动子在所述预定轨迹线上的位置，或者用于测量所述活动子在所述N01平面上的投影位置。


2.如权利要求1所述的用于测量旋转角的模块，其特征在于，所述活动子位置测量单元包括波发射器和波接收器，所述活动子导向器包括导管，所述导管是波传导管，所述活动子设有波反射层，所述导管与所述活动子配合，以使所述波发射器发出的波束经所述波反射层反射后能够被所述波接收器接收。


3.如权利要求2所述的用于测量旋转角的模块，其特征在于，所述波发射器与所述导管之间设有波传导件，所述波发射器发出的波束在所述波传导件与所述导管的连接面处反射形成第一反射波束，所述波发射器发出的波束在所述活动子的波反射层处反射形成第二反射波束，所述波接收器用于接收所述第一反射波束和所述第二反射波束。


4.如权利要求2或3所述的用于测量旋转角的模块，其特征在于，所述波发射器能够发出光波，所述导管是光传导管，所述活动子设有光反射层，所述波接收器是光接收器；或者，所述波发射器能够发出声波，所述导管是声波传导管，所述活动子具有声波反射层，所述波接收器是声波接收器；或者，所述波发射器能够发出电磁波，所述导管是电磁波传导管，所述活动子具有电磁波反射层，所述波接收器是电磁波接收器。


5.一种用于测量旋转角的设备，其特征在于，包括动体和如权利要求1所述的用于测量旋转角的模块；所述动体能够在N01平面内相对于所述N01平面内的P01点旋转，且所述动体在所述N01平面内相对于所述P01点的最大旋转角＜360°，经所述P01点虚设N02垂面，所述N01平面与所述N02垂面的夹角＜90°；所述活动子导向器与所述动体保持相对静止设置，所述预定轨迹线在所述N01平面内的第二投影曲线围绕所述P01点...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭滔，段超，谢凯，陶亚光，吕中宾，杨晓辉，伍川，魏建林，叶中飞，任鹏亮，宋高丽，陈钊，田野，张建中，张博，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，哈尔滨工程大学，国网河南省电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41