光电式二维倾斜传感器制造技术

技术编号:2524692 阅读:223 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3),PSD感光装置(4)和运算处理装置(5)组成,其中,沿传感器结构的垂直轴线(11),由下往上按序设置LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3)和PSD感光装置(4),并与运算处理装置(5)相连接,通过PSD感光装置(4)将圆水准器(3)内气泡的位置变化转化为差动放大器的输出电压变化转换成为传感器的倾角。本实用新型专利技术结构简单,调整方便,造价低,使用维护修理简易,适用于高精度水平仪器。(*该技术在2016年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传感器,尤指借助于光电信号检测气泡位置来确定水平度的光电式二维倾斜传感器
技术介绍
高精度测量仪器需要对倾斜角度进行检测,以提高测量精度。目前在仪器中多为采用一维的电容式水泡结构的倾斜传感器,它是靠测定长形的有气泡的容器中的电容变化来测定倾角。因此这种传感器存在线性差、不同传感器的电容分散性大,并且还受环境温度的影响,必须对温度变化进行修正等问题。另外,如果要测量X、Y两个方向的倾角,则需要两个这样的传感器,由于两个传感器相互独立,不仅成本高、体积大,而且还会带来精度和稳定性等问题。为此,创建既简单又精确的仪器设备,乃当务之急,也是创新的难点。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述,本技术的目的在于提供一种借助于光电信号检测气泡的位置来确定出倾斜传感器的倾角,通过PSD感光装置将圆水准器内水泡的位置变化转化为差动放大器的输出电压变化变换成为倾角的光电式二维倾斜传感器。为了实现上述目的,本技术是通过以下技术方案来实现的一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3),PSD感光装置(4)和运算处理装置(5)组成,其中沿传感器结构的垂直轴线(11),由下往上按序设置LED光源(1),准直透镜(2),圆柱形的圆水准器(3),最上方为正方形的PSD感光装置(4),运算处理装置(5)与PSD感光装置(4)连接;圆水准器(3)的器体(31)外形为圆柱形,其器体(31)的内部设置有一定容积的内腔(32),内腔顶部(321)上凸有一定的曲率,内腔底部(322)为平底,内腔(32)中密封装有混合液(33),并在内腔顶部(321)生成有一个圆形气泡(34);PSD感光装置(4)为一块正方形结构,在感光体(41)上设置有四块条形、且尺寸和性能完全一致的硅光电池(42),按硅光电池(42)长度方向的中心线与正方形感光体(41)四个边的垂直平分线重合地配置,感光体(41)四个边的垂直平分线定义为PSD感光装置(4)二维坐标平面的X坐标轴与Y坐标轴,其交点定义为坐标原点;运算处理装置(5)将沿X轴放置的硅光电池(42)和沿Y轴放置的硅光电池(42)分成两组分别与两个差动放大器输入端连接,通过利用沿X或Y方向的两块硅光电池(42)的差动信号,而输出的电压变换为倾角,即可测定出倾斜传感器的倾角。由于采用了上述技术方案,本技术具有如下优点和效果1、本技术通过PSD感光装置将圆水准器内气泡的位置变化转化为差动放大器的输出电压变化转换成传感器的倾角。本技术圆水准器内气泡的位移量与差动放大器输出电压成线性关系,使得后续处理软硬件非常简单,而且能达到很好的测量精度。2、本技术结构简单,调整方便,造价低,使用维护修理简易,尤其适用于需要高精度自动找水平的仪器设备中。附图说明图1为本技术总体结构示意图图2为本技术PSD感光装置结构示意图图3为本技术圆水准器结构示意图图4为本技术PSD感光装置与气泡相对位置关系示意图图5为本技术硅光电池X,Y轴输出信号线路图具体实施方式由图1、图2和图3示出,一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源1,准直透镜2,圆水准器3,PSD感光装置4和运算处理装置5组成,其中沿传感器结构的垂直轴线11,由下往上按序设置LED光源1,准直透镜2,圆柱形的圆水准器3,最上方为正方形的PSD感光装置4,运算处理装置5与PSD感光装置4连接;圆水准器3的器体31外形为圆柱形,其器体31的内部设置有一定容积的内腔32,内腔顶部321上凸有一定的曲率,内腔底部322为平底,内腔32中密封装有混合液33,并在内腔顶部321生成有一个圆形气泡34;PSD感光装置4为一块正方形结构,在感光体41上设置有四块条形、且尺寸和性能完全一致的硅光电池42,按硅光电池42长度方向的中心线与正方形感光体41四个边的垂直平分线重合地配置,感光体41四个边的垂直平分线定义为PSD感光装置4二维坐标平面的X坐标轴与Y坐标轴,其交点定义为坐标原点;运算处理装置5将沿X轴放置的硅光电池42和沿Y轴放置的硅光电池42分成两组分别与两个差动放大器输入端连接,通过利用沿X或Y方向的两块硅光电池42的差动信号,而输出的电压变换为倾角,即可测定出倾斜传感器的倾角。又知,本技术采用的是LED光源1,但可以使用任意光源。准直透镜2是使光源扩束为平行光的部件。圆水准器3是为在PSD感光装置4上提供气泡阴影像用的部件。圆水准器3中形成气泡的尺寸由PSD感光装置4的尺寸和所需倾角测量范围来确定。PSD感光装置4中的硅光电池可使用任意的光电敏感元件来代替。由图4示出,PSD感光装置4与气泡位置关系,当光照射在圆形气泡34上时,将在PSD感光装置4的结构平面上形成阴影,圆形气泡阴影35的位置随着传感器的倾斜而变动,当圆形气泡阴影35位置居中时,四块硅光电池42受光面相同,当圆形气泡阴影35移动时,四块硅光电池42受光面发生变化。由图5示出,硅光电池42X,Y轴输出信号的线路图,图中A、B为在X轴上的硅光电池42,C、D为在Y轴上的硅光电池42。权利要求1.一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3),PSD感光装置(4)和运算处理装置(5)组成,其特征在于沿传感器结构的垂直轴线(11),由下往上按序设置LED光源(1),准直透镜(2),圆柱形的圆水准器(3),最上方为正方形的PSD感光装置(4),运算处理装置(5)与PSD感光装置(4)连接;圆水准器(3)的器体(31)外形为圆柱形,其器体(31)的内部设置有一定容积的内腔(32),内腔顶部(321)上凸有一定的曲率,内腔底部(322)为平底,内腔(32)中密封装有混合液(33),并在内腔顶部(321)生成有一个圆形气泡(34);PSD感光装置(4)为一块正方形结构,在感光体(41)上设置有四块条形、且尺寸和性能完全一致的硅光电池(42),按硅光电池(42)长度方向的中心线与正方形感光体(41)四个边的垂直平分线重合地配置,感光体(41)四个边的垂直平分线定义为PSD感光装置(4)二维坐标平面的X坐标轴与Y坐标轴,其交点定义为坐标原点;运算处理装置(5)将沿X轴放置的硅光电池(42)和沿Y轴放置的硅光电池(42)分成两组分别与两个差动放大器输入端连接,通过利用沿X或Y方向的两块硅光电池(42)的差动信号,而输出的电压变换为倾角,即可测定出倾斜传感器的倾角。专利摘要一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3),PSD感光装置(4)和运算处理装置(5)组成,其中,沿传感器结构的垂直轴线(11),由下往上按序设置LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3)和PSD感光装置(4),并与运算处理装置(5)相连接,通过PSD感光装置(4)将圆水准器(3)内气泡的位置变化转化为差动放大器的输出电压变化转换成为传感器的倾角。本技术结构简单,调整方便,造价低,使用维护修理简易,适用于高精度水平仪器。文档编号G01C9/24GK2921781SQ20062011579公开日2007年7月11日 申请日期2006年6月7日 优先权日2006年6月7日专利技术者黄民双 申请人:北本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电式二维倾斜传感器,主要由LED光源(1),准直透镜(2),圆水准器(3),PSD感光装置(4)和运算处理装置(5)组成,其特征在于:沿传感器结构的垂直轴线(11),由下往上按序设置LED光源(1),准直透镜(2),圆柱形的圆水准器(3),最上方为正方形的PSD感光装置(4),运算处理装置(5)与PSD感光装置(4)连接;圆水准器(3)的器体(31)外形为圆柱形,其器体(31)的内部设置有一定容积的内腔(32),内腔顶部(321)上凸有一定的曲率,内腔底部(322)为平底,内腔(32)中密封装有混合液(33),并在内腔顶部(321)生成有一个圆形气泡(34);PSD感光装置(4)为一块正方形结构,在感光体(41)上设置有四块条形、且尺寸和性能完全一致的硅光电池(42),按硅光电池(42)长度方向的中心线与正方形感光体(41)四个边的垂直平分线重合地配置,感光体(41)四个边的垂直平分线定义为PSD感光装置(4)二维坐标平面的X坐标轴与Y坐标轴,其交点定义为坐标原点;运算处理装置(5)将沿X轴放置的硅光电池(42)和沿Y轴放置的硅光电池(42)分成两组分别与两个差动放大器输入端连接,通过利用沿X或Y方向的两块硅光电池(42)的差动信号,而输出的电压变换为倾角,即可测定出倾斜传感器的倾角。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:黄民双
申请(专利权)人:北京石油化工学院
类型:实用新型
国别省市:11[中国|北京]

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