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[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=63574]数字式时间间隔测量仪[/url]
数字式MEMS加速度传感器在倾角测量的应用 物体在运动中的倾角是描述物体运动状态、特征的重要参数,在交通、航天、军事领域中都有着重要的意义,对目标的定位、追踪起到非常重要的作用。所以开发价格适中、精度高,测量范围大的角度测量模块具有很强的实用价值。 本文根据对实际运动的分析,研究建立了相应的数学模型,利用数字式MEMS加速度传感器并配合适当的硬件电路和软件算法实现了一种性价比高,高精度,测量范围大的角度测量模块并通过实际运行,取得良好的效果。 1 对象研究和建模 本文研究的对象是物体运动时,其整体平台的倾斜角,例如普通车辆机车,军用车辆机车和海上装备等,在运动过程中由于路面、坡度等影响会使整个平台架产生一定的倾角,而这些参数对于精确导航、列车行程控制等系统都具有重要的意义。 根据经典力学可以知道,当对象与基准平面有一个角度的夹角时,其运动方向的加速度与重力加速度的比值和没有夹角时其加速度与重力加速度的夹角α 是不同的。根据力的分解,重力加速度就会有分量作用在Ax方向,且Ax=gsinα,于是倾斜角α=sin-1(Ax/g)。见图1-(a)所示。但是,当对象在基准面方向上做变加速的运动时,其Ax同样是一个变化值,这样将由于无法区别对象的静态加速度和动态加速度而做出正确的判断。也可以考虑采用图 1-(b)中所示方法测量,将Ax设定为始终与运动面垂直的方向,这样Ax=gcosα,则倾斜角α= cos-1(Ax/g)。这个方法在普通的道路坡度只能在Ax方向产生一个很小的加速度变化,而这对于该传感器的精度是很难达到的。 故考虑采用如图1- (c)所示方法进行测量,利用双轴的加速度传感器,其两个夹角之间相差90°,两个角分别为45°和135°角,当车辆静止在平面上时,加速度传感器的两个轴向测得加速度:Ax=Ay=0.707g。 当车辆在平面上加速时,加速度倾角传感器的两个轴向就会测得两个大小相等,极性相反的加速度变化,而(Ax+ Ay)保持不变,例如:车辆向前加速时,Ax增大而Ay减小。 当车辆倾斜时,倾斜角α=cos-1。但是在实际情况中,由于测量、安装等原因,几乎不可能做到加速度传感器与车辆的径向正好成45°,所以需要在系统初始化时,首先测量出加速度传感器与车辆的径向的夹角β,可根据公式β=arctan(Ay/Ax)计算得到。 由此可得最后的倾斜角为:α=cos-1。根据这个数学模型,可以很好的测得角度的变化。所以在实际使用就利用软、硬件根据该模型进行设计从而实现了微小角度的测量。 2 系统设计 根据上面的对象研究和建模分析,并结合实际需求开始进行系统设计。在设计的过程中,根据算法设计选取了相应的硬件,按照硬件的选取经过分析,最后确定所需硬件电路,然后编制了相应的软件完成整个设计。 2.1硬件设计 设计中使用的是ADXL213芯片,其采用先进的MEMS 技术,在同一硅片中刻蚀了一个多晶硅表面微机械传感器,并集成了一套精密的信号处理电路。信号处理电路能将表面微机械传感器产生的模拟信号转换为占空比调制(DCM) 数字信号输出。
影像测量仪(又名影像式精密测绘仪)是在测量投影仪的基础上进行的一次质的飞跃,它将工业计量方式从传统的光学投影对位提升到了依托于数位影像时代而产生的计算机屏幕测量。值得一提的是,目前市面上有一种既带数显屏又接计算机的过渡性产品。从严格意义来说,这种仅把电脑用作瞄准工具的设备不是影像测量仪,只能叫做“影像式测量投影仪”或“影像对位式投影仪”。换句话说:影像测量仪是依托于计算机屏幕测量技术和强大的空间几何运算软件而存在的。影像测量仪又分数字化影像测量仪(又名CNC影像仪)与手摇式影像测量仪两种,它们之间的区别主要表现在如下几个方面:一:数字化CNC技术实现了点哪走哪:手摇影像测量仪在测量点A、B两点之间距离的操作是:先摇X、Y方向手柄走位对准A点,在用手操作电脑并点击鼠标确定;然后摇手到B点,重复以上动作确定B点。每次点击鼠标该点的光学尺位移数值读入计算机,当所有点的数值都被读入后计算机自动进行计算并得到测量结果,一切功能与操作都是分离进行的;数字化CNC影像测量仪则不同,它建立在微米级精确数控的硬件与人性化操作软件的基础上,将各种功能彻底集成,从而成为一台真正义上的现代精密仪器。具备无级变速、柔和运动、点哪走哪、电子锁定、同步读数等基本能力;鼠标移动找到你所想要测定的A、B两点后,电脑就已帮你计算测量出结果,并显示图形供校验,图影同步,既使是初学者测量两点之间距离也只需数秒钟。二:数字化技术实现了工件随意放置:手摇式影像测量仪在进行基准测量时,需要摇动工作平台,然后通过认为判断所要求的点。而数字化影像测量仪可以利用软件技术完成空间坐标系旋转和多坐标系之间的复杂换算,被测工件可随意放置,随意建立坐标原点和基准方向并得到测量值,同时在屏幕上呈现出标记,直观地看出坐标方向和测量点,使最为常见的基准距离测量变得十分简便而直观。三: 数字化技术能进行CNC快速测量:手摇式影像测量仪在进行同一工件的批量测量时,需要人工逐一手摇走位,有时一天得摇上数以万计的圈数,仍然只能完成数十个复杂工件的有限测量,工作效率低下。数字化影像测量仪可以通过样品实测、图纸计算、CNC数据导入等方式建立CNC坐标数据,由仪器自动走向一个一个的目标点,完成各种测量操作,从而节省人力,提高效率。数十倍于手摇式影像测量仪的工作能力下,操作人员轻松而高效.如有疑问请登陆www.yr17.net