雙軸補償器

雙軸補償器

所以補償器的實質是測量傾斜角度的感測器。 加速度傾角感測器: 精密光學檢測型傾斜角度感測器:

概念

首先了解一下“補償”的概念,補償就是修正。這裡的 “單軸補償”和“雙軸補償”是指全站儀或電子經緯儀等測量儀器在沒有完全整平的情況下,通過雙軸補償器反饋回的傾斜角度,在一定的範圍內改正誤差,精確測量。因為測量時外界的環境(走步、過車……等)都會對儀器有影響,使儀器發生傾斜,而補償器正是在一定範圍內檢測傾斜角度變化,實時對這些輕微變化進行修正,使儀器保持水平垂直的測量狀態。所以補償器的實質是測量傾斜角度的感測器。

分類

從原理上雙軸補償器可分為一下幾種:加速度型,電容效應型,光電效應型,精密光學檢測型四類。

加速度傾角感測器

理論基礎就是牛頓第二定律,根據基本的物理原理,在一個系統內部,速度是無法測量的,但卻可以測量其加速度,如果初速度已知,就可以通過積分計算出線速度,進而可以計算出直線位移。所以它其實是運用慣性原理的一種加速度感器。
當傾角感測器靜止時也就是側面和垂直方向沒有加速度作用,那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度感測器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。
絕大部分集成測角IC都是利用這個原理來測量

電容式傾角感測器
原理很簡單,就是在透明腔體內灌入液體,並留有一個氣泡。腔體上面兩個金屬導電體和下面金屬導電體構成兩個可變地容器。當感測器傾斜時液體向一側流動,造成兩金屬片之間的電容量發生變化。就是利用這個原理製作出了電容式傾角感測器,簡單的設計就是,將這個可變電容接到振盪電路中,當電容量發生變化,振盪頻率跟著發生變化,進而得到傾斜角度。光電式傾角感測器
光電型傾角感測器測量過程與電容式傾角感測器基本相同,只是檢測器件變成了矽光電池,檢測信號不再是電容而是電流。光電式傾角感測器結構圖和矽光電池分布圖如右,當液體位置發生變化時相對的兩個矽光電池輸出的電流將發生對稱變化,檢測這個電流就可以檢測出傾斜角度的變化。精密光學檢測型傾斜角度感測器
這是近年新出現的一種方法,利用線陣CCD檢測,光學系統成像製作的感測器,測量測量精度更高 2秒精度。典型產品有徠卡垂直軸液體補償器,博立亞BIA-2型雙軸補償器。

對比

加速度傾角感測器:
測量範圍大,精度較低,10秒--30秒,集成IC較多,使用方便。
電容式傾角感測器:
測量精度較高,6秒精度,腔體易破碎,使用需小心。
光電式傾角感測器:
測量精度較高,2秒精度,腔體由機械和鏡片組成,裝配較難,易出現液體外泄。
精密光學檢測型傾斜角度感測器:
測量精度很高,1秒精度,甚至1秒以上,主要難度在機械加工上,因為光學質量好壞很大程度取決於機械精度

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