专利名称：多传感器协同的数字倾角测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字倾角测量系统。
背景技术：
倾角测量系统已在建筑、机械、道路、桥梁和地质勘探等领域得到了广泛应 用，目前使用的倾角测量系统主要是采用如下倾角测量方法水泡式测量方法，单摆式测量方法，水平布置或垂直布置MEMS加速度计的倾 角测量方法。上述方法存在的问题包括1、水泡式测量人为因素大，测量误差明显；2、单摆式测量必须等摆处于稳定位置时才能得出正确的结果，因此仅适用于静 态测量；3、水平布置MEMS加速度计的倾角测量有效范围小(-60°，60° )，超过有效
范围测量误差明显增大；4、垂直布置MEMS加速度计的倾角测量在被测平面处于某些特殊位置，如 90°、270°，角度解算输出会发生跳变，从而影响倾角测量的准确性和稳定性。

实用新型内容本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种倾角测量范围为 0 360°、精度高、稳定性好的多传感器协同的数字倾角测量系统。本实用新型解决技术问题采用如下技术方案本实用新型多传感器协同的数字倾角测量系统的特点是所述数字倾角测量系统的结构组成包括有五个输出脉宽占空比信号的加速度 计、信号调理电路、微处理器、用于实时显示倾角测量结果的输出显示模块以及电源模 块；其中所述五个加速度计分别为第一加速度计、第二加速度计、第三加速度计、第四 加速度计和第五加速度计，五个加速度计呈扇形展开布置；其中，第三加速度计与被测 平面间夹角为0°、第二加速度计和第四加速度计与被测平面间夹角分别为士30°、第 一加速度计和第五加速度计与被测平面间夹角分别为士60° ；所述信号调理电路，用于对所述加速度计输出的脉宽占空比信号进行放大和滤 波；所述微处理器，用于采集所述各加速度计输出的脉宽占空比信号，通过所述各 加速度计输出的脉宽占空比信号分别获得各加速度计与水平面间的夹角，依据所述各加 速度计与水平面间的夹角和各加速度计之间的几何约束关系计算获得被测平面与水平面 间的夹角。
图1为本实用新型系统结构示意图。图2为本实用新型的多加速度计扇形展开的布置方法。图3为本实用新型所描述的多加速度计的两种典型姿态。图4为本实用新型所定义的惟一置信传感器所在象限判定流程图。图5为本实用新型在微处理器上实现的倾角测量算法流程图。图6为本实用新型在整个测量范围内动态倾角测量结果。
具体实施方式
参见图1，本实施例中的多传感器协同的数字倾角测量系统包括五个加速度 计、信号调理电路、微处理器、输出显示模块、电源模块。其中，加速度计是加速度传感器，输出脉宽占空比信号；信号调理电路是对加速度计输出的信号进行放大和滤波，选用两片AD623和两 个RC电路构成；微处理器采集加速度计输出的脉宽占空比信号，高电平时间T1,周期T2,则加
速度计在轴向上的重力加速度为
权利要求1.多传感器协同的数字倾角测量系统，其特征是所述数字倾角测量系统的结构组成包括有五个输出脉宽占空比信号的加速度计、 信号调理电路、微处理器、用于实时显示倾角测量结果的输出显示模块以及电源模块； 其中所述五个加速度计分别为第一加速度计、第二加速度计、第三加速度计、第四加速 度计和第五加速度计，五个加速度计呈扇形展开布置；其中，第三加速度计与被测平面 间夹角为0°、第二加速度计和第四加速度计与被测平面间夹角分别为士30°、第一加 速度计和第五加速度计与被测平面间夹角分别为士60° ；所述信号调理电路，用于对所述加速度计输出的脉宽占空比信号进行放大和滤波； 所述微处理器，用于采集所述各加速度计输出的脉宽占空比信号，通过所述各加速 度计输出的脉宽占空比信号分别获得各加速度计与水平面间的夹角，依据所述各加速度 计与水平面间的夹角和各加速度计之间的几何约束关系计算获得被测平面与水平面间的 夹角。
专利摘要本实用新型公开了一种多传感器协同的数字倾角测量系统，其特征是数字倾角测量系统的结构组成包括有五个输出脉宽占空比信号的加速度计、信号调理电路、微处理器、用于实时显示倾角测量结果的输出显示模块以及电源模块；五个加速度计呈扇形展开布置；以信号调理电路对加速度计输出的脉宽占空比信号进行放大和滤波；以微处理器采集各加速度计输出的脉宽占空比信号，依据各加速度计与水平面间的夹角和各加速度计之间的几何约束关系获得被测平面与水平面间的夹角。本实用新型多传感器协同的数字倾角测量系统，其测量有效范围为0～360°，精度高，测量误差＜0.15°，在整个测量范围内稳定性好，且具有一定的动态测量功能。
文档编号G01C9/00GK201803719SQ20102054626
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者唐树青, 夏娜, 徐普君, 徐顺安, 熊平闯 申请人:合肥工业大学