一种智能倾斜仪制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种智能倾斜仪，包括倾角传感器、滤波单元、处理器、数显分度转台、电源系统、陀螺仪单元。滤波单元用以对所述倾角传感器输出的模拟信号进行滤波；处理器用以对倾角传感器输出的经过滤波的模拟信号进行高精度模数转换，在处理器内作数字信号滤波，真实地反映出倾角输出信息，并对数字处理后的信号进行角度转换；数显分度转台与所述处理器连接，用以对传倾角感器作线性补偿所需的数据作测试，计算出合适的线性标定系数；陀螺仪单元与所述处理器连接，提供测量体横滚、俯仰、航向的角速率。本实用新型专利技术能够提供航向、横滚、俯仰的准静态、高动态的高精度角度测量，能够满足工业应用、研究所及军工单位的测量应用需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量
，涉及一种智能倾斜仪，尤其涉及一种做横滚、俯仰、航向测量及自动调平的高动态数字化智能倾斜仪。
技术介绍
数字化倾斜仪是用来测量物体随时间的倾斜变化及铅垂线随时间变化的仪器；陀螺仪仅用来测量角速率，仅适合于高动态角度测量，且由于时漂等因素导致其测量精度较差；它们分别独立的。通常下，数字化倾斜仪仅能够测量横滚、俯仰的准静态角度，对于较高动态的测量时，其往往受到动态加速度的干扰，测量精度很差。因此，现有的数字化倾斜仪一般只提供单轴或者双轴测量，即横滚、俯仰角度测量，未能提供航向角度测量。·对于现有基于重力加速度原理的倾斜仪已经满足不了实际测量的要求，单个陀螺仪或倾斜仪已满足不了准静态和高动态角度姿态测量要求，以往的方法分别选择倾斜仪、陀螺仪，而且并不能将其各自的优势集中体现出来。将陀螺仪与倾斜仪创新地结合在一起，减少使用者的负担，在有些应用场所，如汽车、船舶等运动中的高精度姿态测量领域具有明显的技术优势和应用价值。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种智能倾斜仪，可提供横滚、俯仰、航向动态和静态姿态角度，利用陀螺仪动态优势弥补倾斜仪的动态不足，利用倾斜仪的准静态优势弥补陀螺仪的静态不足和时漂问题。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案一种智能倾斜仪，所述倾斜仪包括倾角传感器，用以提供高分辨率的倾斜角度；滤波单元，与所述倾角传感器连接，用以对所述倾角传感器输出的模拟信号进行滤波；处理器，与所述滤波单元连接，用以对倾角传感器输出的、经过滤波的模拟信号进行高精度模数转换，在处理器内做数字信号滤波，真实地反映出倾角输出信息，并对数字处理后的信号进行角度转换；数显分度转台，与所述处理器连接，用以对倾角传感器作线性补偿所需的数据作测试，计算出合适的线性标定系数；所述处理器进一步利用数显分度转台计算出的线性标定系数对测量的角度数据作线性补偿；陀螺仪单元，与所述处理器连接，提供测量体横滚、俯仰、航向的角速率；电源系统，与所述倾角传感器、滤波单元、处理器、数显分度转台、陀螺仪单元连接，用以提供电源。作为本技术的一种优选方案，所述滤波单元为硬件滤波单元，用以对倾角传感器输出的模拟信号带宽内滤波。作为本技术的一种优选方案，所述倾斜仪进一步包括高低温温度箱，用以对倾斜仪的零点温漂做补偿。作为本技术的一种优选方案，所述倾斜仪 进一步包括高低温温度箱，用以对倾斜仪的灵敏度温漂做补偿。作为本技术的一种优选方案，所述倾斜仪进一步包括232输出接口、485输出接口、422输出接口、V/I输出接口、IXD输出接口、CAN接口中的一个或多个。作为本技术的一种优选方案，所述处理器为内置24bit模数转化单元AD的MCU。作为本技术的一种优选方案，所述陀螺仪为内置陀螺模块，通过数字SPI接口 MCU连接。作为本技术的一种优选方案，所述陀螺仪单元与所述处理器连接，用以提供横滚、俯仰、航向角速率信息，并将横滚、俯仰、航向角速率信息发送至处理器，由处理器对角速率积分运算出横滚、俯仰、航向的动态姿态角度。本技术的有益效果在于本技术提出的智能倾斜仪，能够提供航向、横滚、俯仰的准静态、高动态的高精度角度测量，能够满足工业应用、研究所及军工单位的测量应用需求。同时，本技术将陀螺仪与倾角传感器完美结合在一起，提供测量体横滚、俯仰、航向的角速率，实现强大的测量功能，相对现有数字倾斜仪有明显优势。本数字倾斜仪能够提供丰富的接口，如数字量RS232、RS485、RS422、CAN, LCD显示，数字接口软件协议可选，如Modbus，CAN2. Oa或Can2. Ob等，模拟量电压和电流，模拟量输出范围可设置。此外，本技术数字倾斜仪内部软件集成了自标定算法，能够在外部简单的操作实现数字倾斜仪本身数字自动标定。附图说明图I为本技术数字化智能倾斜仪的组成示意图。图2为本技术倾斜仪测量方法的流程图。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的优选实施例。实施例一本技术揭示了一种智能倾斜仪，包括倾角传感器、滤波单元、处理器、数显分度转台、电源系统、陀螺仪单元。倾角传感器用以提供高分辨率的倾斜角度；滤波单元与所述倾角传感器连接，用以对所述倾角传感器输出的模拟信号进行滤波；处理器与所述滤波单元连接，用以对倾角传感器输出的经过滤波的模拟信号进行高精度模数转换，在处理器内作数字信号滤波，达到真实地反映出倾角输出信息，并对数字处理后的信号进行角度转换；数显分度转台与所述处理器连接，用以对传倾角感器作线性补偿所需的数据作测试，计算出合适的线性标定系数；所述处理器进一步利用数显分度转台计算出的线性标定系数对测量的角度数据作线性补偿；陀螺仪单元与所述处理器连接，提供测量体横滚、俯仰、航向的角速率；电源系统与所述倾角传感器、滤波单元、处理器、数显分度转台、陀螺仪单元连接，用以提供电源。请参阅图I，本实施例中，所述倾斜仪包括核心高精度MEMS倾角传感器I、硬件滤波单元2、电源系统3、内置24Bit模数转化单元AD的MCU 4、数显分度转台(图未示)、多个输出接口(包括232输出接口 5、485输出接口 6、422输出接口 7、V/I输出接口 8、IXD输出接口 9、CAN接口 10)。所述MCU4连接硬件滤波单元2、电源系统3、数显分度转台、各输出接口，所述电源系统3连接倾角传感器I、硬件滤波单元2、数显分度转台、各输出接口。所述陀螺仪单元11连接MCU4。核心高精度MEMS倾角传感器I可以提供很高的角度分辨率，通过硬件滤波2对高精度MEMS倾角传感器I输出模拟信号带宽内滤波，内置24BUAD的MCU对核心高精度MEMS 倾角传感器I输出的模拟信号进行高精度模数转换，在MCU内部软件内作数字信号滤波，达到真实地反映出倾角输出信息。内置24bit AD的MCU 4对陀螺仪单元11获取测量体横滚、俯仰、航向的角速率，高动态时MCU 4积分运算出高动态角度，并以准静态的角度为初始化状态。内置24bit AD的MCU 4会对数字处理后信号进行角度转换，然后会利用外部高精度的数显分度转台对倾角传感器作线性补偿所需的数据作测试。内置24bit AD的MCU 4利用内部最小二乘法算法对在线测试数据运算，计算出合适的线性标定系数，并存储于MCU内部开辟的Flash Data存储空间。每一次测量后，内置24bit AD的MCU 4利用事先计算出的线性标定系数对测量的角度数据作线性补偿，达到提高倾角测量的线性度的目的。所述处理器的线性补偿方法包括对一组标准值&1，a2, a3，. . .，ak，和对应该组标准值的实际测量所得一组值b” b2, b3，. . .，bk，根据两组值拟合出一个多项式ai = F(bi)，i=I. . . k,即 f = ko+kiC+^^+kgC3+. . . +kmCm, k0, k” k2, k3,. . .，km 为多项式系数，C =a1； a2, a3, . . . , ak利用最小二乘法算法,求解多项式拟合的系数kQ, k1； k2, k3, . . .，km,处理器的MCU程序将该多项式固化其中，并利用该多项式对采集的数据进行多项式计算，即数据补偿。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能倾斜仪，其特征在于，所述倾斜仪包括：倾角传感器，用以提供高分辨率的倾斜角度；滤波单元，与所述倾角传感器连接，用以对所述倾角传感器输出的模拟信号进行滤波；处理器，与所述滤波单元连接，用以对倾角传感器输出的、经过滤波的模拟信号进行高精度模数转换，在处理器内做数字信号滤波，真实地反映出倾角输出信息，并对数字处理后的信号进行角度转换；数显分度转台，与所述处理器连接，用以对倾角传感器作线性补偿所需的数据作测试，计算出合适的线性标定系数；所述处理器进一步利用数显分度转台计算出的线性标定系数对测量的角度数据作线性补偿；陀螺仪单元，与所述处理器连接，提供测量体横滚、俯仰、航向的角速率；电源系统，与所述倾角传感器、滤波单元、处理器、数显分度转台、陀螺仪单元连接，用以提供电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，
申请(专利权)人：上海辉格科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：