Инклинометр. Измеряем наклон объекта

Двухосевой цифровой инклинометр [ править ]

Двухосевой цифровой инклинометр

Традиционные спиртовые уровни и маятниковые электронные нивелиры обычно ограничены только одноосевым и узким диапазоном измерения наклона. Однако большинство задач точного нивелирования, измерения углов, выравнивания и профилирования плоскостности поверхности по существу включают двумерный угол плоскости поверхности, а не два независимых ортогональных объекта с одной осью. Двухосные инклинометры, в состав которых входят датчики наклона MEMS , обеспечивают одновременное получение двумерных угловых показаний касательной плоскости поверхности к нулевой точке земли.

Типичные преимущества использования двухкоординатных инклинометров MEMS по сравнению с обычными одноосными «пузырьковыми» или механическими нивелирами могут включать:

  • Одновременное измерение двумерных (плоскость XY) углов наклона (например, тангажа и крена) может устранить утомительную перестановку вперед и назад, возникающую при использовании одноосного уровня, например, для регулировки опор машины для достижения точного положения выравнивания.
  • Цифровая компенсация и точная калибровка нелинейности, например, для изменения рабочей температуры, что приводит к более высокой точности в более широком диапазоне измерения.
  • Датчики акселерометра могут генерировать числовые данные в виде профилей вибрации, чтобы установщик машины мог отслеживать и оценивать качество выравнивания в режиме реального времени и проверять стабильность положения конструкции, сравнивая профили выравнивания до и после ее установки.

Сенсорная технология [ править ]

Датчики наклона и инклинометры создают искусственный горизонт и измеряют угловой наклон относительно этого горизонта. Они используются в камерах, системах управления полетом самолетов, автомобильных системах безопасности и специальных переключателях, а также используются для выравнивания платформы, индикации угла наклона стрелы и в других приложениях, требующих измерения наклона.

Важными характеристиками, которые следует учитывать для датчиков наклона и инклинометров, являются диапазон угла наклона и количество осей. Оси обычно, но не всегда, ортогональны . Диапазон угла наклона – это диапазон желаемой линейной выходной мощности.

Распространенными реализациями датчиков наклона и инклинометров являются акселерометр, емкостный жидкостный , электролитический, газовый пузырь в жидкости и маятник.

Технология датчика наклона также была реализована в видеоиграх. Универсальная гравитация Йоши и Kirby Tilt ‘n’ Tumble основаны на механизме датчика наклона, который встроен в картридж. На PlayStation 3 и Wii игровые контроллеры также использовать тент в качестве средства , чтобы играть в видеоигры.

Инклинометры также используются в гражданском строительстве , например, для измерения наклона земли, на которой будет строиться строительство.

Некоторые инклинометры имеют электронный интерфейс на базе CAN (сети контроллеров) . Кроме того, эти инклинометры могут поддерживать стандартизированный профиль CANopen (CiA 410). В этом случае эти инклинометры совместимы и частично взаимозаменяемы.

Настройка программы

Сначала следует сделать так, чтобы транспортир был виден на каждой вкладке нашего торгового терминала, иначе при переключении с одной валютной пары на другую вам придется каждый раз кликать по значку в трее. Для этого нам надо кликнуть ПРАВОЙ кнопкой мыши по самому транспортиру, откроется меню:

Вам надо кликнуть по второй строчке (стрелка), той, где в скобках написана латинская буква F, я думаю, — от слова Forward (вперед, впереди). Теперь транспортир будет виден всегда на вашем мониторе, что бы вы ни открывали – вкладки терминала, браузер, игры, Word и т.д. Чтобы убрать программу с экрана, надо еще раз кликнуть по этой же строчке меню. Или можно кликнуть по следующей строчке, той, где буква (H) – hide, т.е скрыть. В последнем случае программа свернется и станет неактивной: в трее цвет значка станет другой – цвет «глухой зеленый в крапинку» ;-)). Чтобы она опять стала активной, надо ДВАЖДЫ кликнуть по этому значку.

Основные настройки программы расположены в первой строчке контекстного меню:

Сначала рассмотрим левую часть этого окна.

В самом верхнем окошке (там, где синий фон) вы можете выбрать форму представления данных, я думаю, что здесь ничего трогать не надо.

В следующем окне, вы можете определить точность измерений – один или два знака после запятой или вовсе без десятичных долей.

Далее идет выбор цветов – 5 строчек, где можно определить цвет фона, шрифта, окошек (о них чуть ниже). Все можно оставить по умолчанию.

Правая часть программы более интересна.

Первая часть настроек (один квадратик и три кружочка) определяют характер отображения информации. Если поставить галочку в квадратик, то активируются радиокнопки (так называются кружочки) и, кликая по ним, можно установить прямое и обратное отображение градусной шкалы, — попробуйте сами и вы поймете, о чем речь. Хотя честно сказать, нам это ни к чему: я вам предложу другой вариант работы.

Прежде всего, кликнем по самой нижней радиокнопке (той, где есть цифры 180), тогда увеличение шкалы идет и вверх, и вниз (от ноля), что очень удобно при определении угла наклона восходящих и нисходящих графиков:

Сравните градуировку с рис.3.

Следующий раздел позволяет установить транспортир как круг, ½ и ¼ круга. Если хотите, можете себе установить то или иное изображение.

Следующий раздел довольно важный – он позволяет установить степень прозрачности транспортира.

Нажимаете на кнопку выпадающего списка (верхняя стрелка):

Теперь кликаете по второй строчке (ну, не знаю я что там написано!), активируется ползунок под этим окном. Передвигая его в ту или иную сторону, добиваетесь нужной прозрачности транспортира. Зачем это надо? Это надо для того, чтобы вы могли точно установить его центр в нужной точке.

Предположим, я решил измерить величину угла наклона синей скользящей средней. Устанавливаю центр транспортира в начало падения и устанавливаю курсор в ту точку, на которую указывает стрелка. Программа показывает, что угол наклона 59,4 градуса (цифры в центре транспортира). Кстати, степень прозрачности транспортира на рис.8 составляет 70%.

Можно установить и полную прозрачность, без фона. На этого надо кликнуть не по второй, а по третьей строчке (см.рис.7). Но этот вариант мне очень не понравился – программа капризничает, при клике по ней – исчезает, невозможно даже кликнуть правой мышью, чтобы изменить настройки. В таком случае надо кликать правой мышью по значку программы в трее, появится контекстное меню и только тогда изменять настройки.

На этом я заканчиваю рассмотрение этого окна настроек (о чем не написал – того не знаю) и продолжаю говорить о контекстном меню (см.рис.4).

Четвертая строчка (с буквой R) позволяет изменить градуировку транспортира, т.е. если «0» у вас будет направлен вверх, то одно нажатие на эту строчку приведет к отсчету справа налево и повторное нажатие – наоборот. Иногда это может быть полезным, но я этой функцией вообще не пользуюсь.

Пятая строчка (с буквой D) позволяет направить начало отсчета в ту или иную сторону. Пояснять там нечего поскольку имеются указывающие стрелки:

Соответственно, ноль будет направлен туда, куда показывает стрелка: вверх (Up), вниз (Down), влево (Left) и вправо (Right).

Предпоследняя строчка – информация о программе.

Последняя строчка – закрытие программы (не сворачивание в трей, а полное закрытие).

Тензоизмерения

Тензометрические станции предназначены для измерения, записи и анализа деформаций и механических напряжений в элементах строительных конструкций, в деталях машин и механизмов. Входные данные станция получает от тензометрических датчиков деформации. В случае применения датчиков механических деформаций с аналоговым выходным сигналом в состав тензостанции входит модуль прецизионных измерительных усилителей, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой.

ООО НПЦ БАУ-Мониторинг разработало и производит линейку оборудования, позволяющую компоновать высокоточные тензометрические станции с количеством каналов кратным 3 или 8.

Дополнительно к стандартному модулю измерительного усилителя тензостанции USD-A8 на 8 тензоизмерительных каналов ООО НПЦ БАУ-Мониторинг разработало уникальный одноплатный модуль USD-A6, содержащий как измерительный усилитель тензостанции на 3 канала, так и инклинометр, объединенный с акселерометром. Применение одного этого модуля совместно с мини сервером СМИК MS4812 позволяет создать недорогую комплексную систему мониторинга состояния элементов строительных конструкций, машин и механизмов для контроля деформаций, углов наклона и вибраций.

Комбинируя модули измерительных усилителей USD-A8, USD-A6 и мини сервер СМИК MS4812 можно построить полнофункциональную тензометрическую станцию на 1…224 канала.

Применение[править | править код]

Кренометр с ледокола «Седов»

  • В горном деле инклинометром определяют угол и азимут искривления буровой скважины, тем самым контролируя её пространственное положение.
  • В подъёмных кранах инклинометры применяются для контроля рабочего и остаточного прогибов стрелы, а также для контроля угла наклона крана в целом. Косвенно, по показаниям нескольких инклинометров, может измеряться нагрузка на стрелу.
  • Контроль безопасных углов наклона автокранов и землеройных машин, в особенности — крупных.
  • Контроль состояния опор мостов, трубопроводов.
  • Слежение за состоянием архитектурных сооружений.
  • Непосредственное измерение углов наклона транспортных магистралей с движущегося транспортного средства.
  • Контроль угла наклона кузова автомобиля в противоугонных системах.

Точность

Некоторые высокочувствительные электронные датчики инклинометра могут достигать разрешения до 0,0001 °; в зависимости от технологии и диапазона углов он может быть ограничен 0,01 °. Однако истинная или абсолютная точность датчика инклинометра (которая представляет собой совокупную общую погрешность) представляет собой комбинацию начальных наборов смещения нуля датчика и чувствительности, линейности датчика, гистерезиса, повторяемости и температурных дрейфов нуля и чувствительности – точности электронных инклинометров. обычно может варьироваться от ± 0,01–2 ° в зависимости от датчика и ситуации. Обычно в условиях комнатной температуры точность ограничивается характеристиками линейности датчика.

Какой прибор лучше выбрать?

Чтобы выбрать качественное устройство, следует оценивать следующие параметры:

  • диапазон измерений;
  • удобство предоставления информации;
  • эргономичность инструмента, его габариты и вес;
  • наличие внутренней памяти для хранения показаний;
  • точность измерения, выставления необходимого угла.

При выборе конкретной модели следует учитывать специфику и особенности измерений. Например, для столярной мастерской или бытовых нужд подойдет обычный угломер или инструмент с электронным датчиком. Оптимальная длина направляющий – 25-40 см. Все профессиональные измерения следует проводить только с помощью специализированной техники с погрешностью не более 0,1 о .

История [ править ]

Чертеж инклинометра, музей Галилео, Флоренция.

К инклинометрам относятся такие примеры, как клинометр Уэллса, основными частями которого являются плоская сторона или основание, на котором он стоит, и полый диск, наполовину заполненный тяжелой жидкостью. Стеклянная поверхность диска окружена градуированной шкалой, которая отмечает угол, под которым стоит поверхность жидкости по отношению к плоскому основанию. Нулевая линия параллельна основанию, и когда жидкость стоит на этой линии, плоская сторона горизонтальна; 90 градусов перпендикулярны основанию, а когда жидкость стоит на этой линии, плоская сторона перпендикулярна или отвесна. Отмечаются промежуточные углы, и с помощью простых таблиц преобразования прибор показывает скорость падения на заданное расстояние горизонтального измерения и заданное расстояние наклонной линии.

Клинометр колодца

Уровень Абни – это портативный геодезический прибор, разработанный в 1870-х годах, который включает в себя визирную трубку и инклинометр, расположенный так, чтобы геодезист мог выровнять визирную трубку (и ее перекрестие ) с отражением пузырька в спиртовом уровне инклинометра, когда линия визирования находится под углом, установленным на инклинометре.

Одна из наиболее известных инклинометров была установлена ​​на панели Ryan NYP «Дух Сент-Луиса» – в 1927 году Чарльз Линдберг выбрал легкий инклинометр Rieker Inc P-1057 Degree чтобы получать информацию об углах подъема и спуска.

Нивелир


Во многих случаях нет необходимости в более громоздких и намного более дорогих и сложных в использовании тахеометрах. В строительстве зданий, дорог и других сооружений после планового определения местоположения объекта нужно лишь контролировать высоту, уровень и вертикальность поверхностей. С этими функциями легко справляется нивелир. Его основная задача — измерять превышения между объектами. Бывают нивелиры электронные, оптические, лазерные, с автоустановкой и прочие. Во многих случаях нивелиры использовать удобнее и целесообразнее —например, при наблюдении за осадками зданий и сооружений используются высокоточные нивелиры с автоустановкой, нежели тахеометры- опять же из-за дороговизны последних. Подводя некую черту по использованию нивелиров, можно сказать, что чаще всего они используются непосредственно в процессе строительства из- за простоты использования и относительной дешевизны.

Услуги компании СМИС Эксперт

Компания СМИС Эксперт проводит современные, инновационные разработки на стыке областей знаний – электроники, автоматики и цифровой обработки сигналов, математики и приборостроения. Нашим продуктом является комплексная система мониторинга инженерных конструкций (СМИК). Она позволяет осуществлять постоянное наблюдение за состоянием любых объектов, исследуя разные его параметры, объединяя, анализируя эту информацию и составляя на основе нее обоснованные технические заключения. Предлагаемые нами решения эффективны для обеспечения безопасности строительства и эксплуатации зданий и сооружению разного назначения.

Закажите у нас прибор инклинометр цифровой СМИК, другие измерительные приборы и оборудование для мониторинга, его поставку и пусконаладку. Ждем ваших заявок и звонков!

Одноосевой акселерометр

Для начала рассмотрим
идеальный случай, в котором ось X объекта всегда находится в плоскости действия
силы гравитации. Воспользовавшись школьным курсом элементарной тригонометрии,
получим выражение для вычисления проекции силы гравитации на ось Х:

(1)

где

угол между осью акселерометра и горизонтом. Обычно за горизонт
принимают плоскость, ортогональную силе гравитации (Рисунок 1). Из-за
того что выходное значение акселерометра пропорционально
синусу угла наклона в поле гравитации, для определения угла наклона получим
формулу:

(2)

Изучим
характер зависимости проекции
от
угла наклона. По определению чувствительность инклинометра выражается
отношением изменения его выходного сигнала к связанному с этим изменению угла.
В одноосевом случае, если угол наклона близок к значению 90º,
большое изменение угла приводит к маленькому изменению измеряемого
ускорения. Таким образом, чувствительность измерения угла наклона будет
стремиться к нулю с приближением значения угла к 90º.

Важной характеристикой инклинометра является величина его порога
чувствительности. Эта характеристика определяет минимальную разность между двумя
углами, которую прибор может измерить

Порог чувствительности акселерометра есть
постоянная величина, значит для инклинометра он должен меняться подобно его
чувствительности: наилучшее значение в районе угла наклона 0º и наихудшее
при 90º.

Как подобрать акселерометр, который позволит нам получить желаемый
порог чувствительности инклинометра на заданном интервале измеряемых
углов? Акселерометр должен определить величину, на которую меняется
проекция силы гравитации при изменении наклона на угол равный порогу
чувствительности инклинометра. Разность двух показаний акселерометра
при смене угла наклона представляется формулой:

(3)

где – текущий угол,
а –
шаг приращения угла. Построим зависимость разности от угла
наклона и величины приращения (Рисунок 2). Построенные кривые могут
быть в дальнейшем использованы для определения минимального
необходимого разрешения акселерометра, достаточного для того чтобы
получить заданный порог чувствительности. По графику видно, например,
для того чтобы получить порог чувствительности равным в 0.5º
на диапазоне измеряемых углов ±55º, необходимо выбрать акселерометр с
разрешающей способностью как минимум 5мg/LSB.

Достижение высокой разрешающей способности на широком диапазоне
измерений, в одноосевом случае, возможно лишь с применением
акселерометра обладающего высокой разрешающей способностью. Кроме
того, такая схема не может работать в полном диапазоне углов
0º-360º так как значения синуса совпадают для углов Nº и 180º-Nº.

Приложения [ править ]

Символ, используемый в геотехнических чертежах

Инклинометры используются для:

  • Определение широты с помощью Полярной звезды (в северном полушарии) или двух звезд созвездия Крюк (в южном полушарии).
  • Определение угла магнитного поля Земли относительно горизонтальной плоскости.
  • Показывает отклонение от истинной вертикали или горизонтали.
  • Геодезическая съемка для измерения угла наклона или возвышения.
  • Предупреждение оператора оборудования о том, что оно может опрокинуться.
  • Измерение углов возвышения, уклона или наклона, например, насыпи.
  • Измерение небольших перепадов уклонов, особенно для геофизики . Такие инклинометры используются, например, для мониторинга вулканов или для измерения глубины и скорости оползней.
  • Измерение перемещений в стенах или земле в проектах гражданского строительства.
  • Определение падения пластов или пластов, уклона насыпи или выемки; своего рода отвес.
  • Некоторые автомобильные системы безопасности .
  • Индикация тангажа и крена транспортных средств, морских судов и самолетов. См. Координатор поворота и индикатор пробуксовки .
  • Контроль угла наклона стрелы кранов и погрузчиков.
  • Измерение «угла обзора» спутниковой антенны по отношению к спутнику.
  • Регулировка солнечной панели под оптимальным углом для максимальной производительности.
  • Измерение угла наклона ленты или цепи при измерении расстояния.
  • Измерение высоты здания, дерева или другого объекта с использованием вертикального угла и расстояния (определяемого при помощи ленты или шага) с использованием тригонометрии .
  • Измерение угла бурения при ГИС .
  • Измерение список из более судна в стоячей воде и крен в неспокойной воде.
  • Измерение крутизны горнолыжного склона .
  • Измерение ориентации плоскостей и линейных линий в горных породах в сочетании с компасом в структурной геологии .
  • Измерение диапазона движений в суставах тела
  • Измерение угла наклона таза . Многочисленные измерения шеи и спины требуют одновременного использования двух инклинометров.
  • он измеряет угол возвышения и, в конечном итоге, вычисляет высоту многих вещей, недоступных для прямого измерения.
  • Измерение и точная настройка угла зависания динамика линейного массива . Подтверждение полученного угла с помощью лазера, встроенного в удаленный инклинометр .
  • Установка правильной ориентации солнечных панелей при установке
  • Установка угла стрельбы пушки или пушки (определяет дальность выстрела)
  • Электронные игры
  • Помогите предотвратить создание небезопасных условий труда.
  • Министерство сельского хозяйства США Лесная служба использует датчики наклона (или инклинометров) , чтобы измерить высоту дерева в его инвентаризации лесов и анализ программе.

Индикаторы наклона – одноразовые, хотя и многоразовые датчики, прикрепляемые к товарам как часть упаковки во время транспортировки.

Игры править

Nintendo использовала сенсор наклона в пяти играх для серии портативных игровых систем Game Boy . Датчик наклона позволяет игрокам контролировать аспекты игры, изменяя игровую систему. Игры, в которых используется эта функция:

  • Универсальная гравитация Йоши (Game Boy Advance)
  • WarioWare: Искаженный! (Game Boy Advance) (не выпущен в Европе)
  • Пазл Коро Коро Счастливый Панечу! (Game Boy Advance) (только для Японии)
  • Kirby Tilt ‘n’ Tumble ( Game Boy Color ) (не выпущен в Европе)
  • Command Master ( Game Boy Color ) (только для Японии)

Датчики наклона также можно найти в игровых контроллерах, таких как Microsoft Sidewinder Freestyle Pro и контроллер Sony PlayStation 3 .

Однако, в отличие от этих других контроллеров, в которых датчик наклона служит дополнением к обычным методам управления, он служит одной из центральных функций Nintendo Wii Remote и . Наряду с акселерометрами, датчики наклона являются основным методом управления в большинстве игр для Wii .

Сейчас он используется во многих различных аспектах, а не только в играх, таких как мотокросс и авиасимуляторы. Его можно использовать для спортивных игр, шутера от первого лица и других необычных применений, таких как WarioWare: Smooth Moves.

Другой пример – виртуальная версия деревянного лабиринта с препятствиями, в котором вам нужно маневрировать мячом, наклоняя лабиринт. Для Palm (КПК) был сделан самодельный интерфейс датчика наклона .

Плотины гидротехнических сооружений

Контролю состояния гидротехнических сооружений в процессе их эксплуатации уделяется значительное внимание, так как от этого во многом зависит не только работоспособность агрегатов станции, но и безопасность жизни людей, а также других объектов, расположенных вблизи плотины. Долгое время основными средствами контроля угловых отклонений тела плотин от проектных величин являлись прямой и обратный вертикальный отвесы, а также гидростатические нивелиры. Применение метода гидростатического нивелирования замедляло процесс создания автоматизированных измерительных систем за счет большой подготовительной работы по установке гидростатических нивелиров и значительной доли ручного труда при измерениях

На ряде плотин за рубежом в качестве основного средства контроля состояния плотин используются измерительные системы, состоящие из инклинометров Leica серии NIVEL 220 в совокупности с другими геотехническими и геодезическими датчиками. Измерительная сеть из инклинометров, установленных в местах размещения гидростатических нивелиров, обеспечивает автоматизированный сбор данных, дублируя измерения с помощью гидростатических нивелиров (рис. 5). Непрерывно поступающие данные от инклинометров периодически, по программе наблюдений, дополняются электронно-оптическими и cпутниковыми измерениями, с целью уточнения планововысотного положения плотины

Применение метода гидростатического нивелирования замедляло процесс создания автоматизированных измерительных систем за счет большой подготовительной работы по установке гидростатических нивелиров и значительной доли ручного труда при измерениях. На ряде плотин за рубежом в качестве основного средства контроля состояния плотин используются измерительные системы, состоящие из инклинометров Leica серии NIVEL 220 в совокупности с другими геотехническими и геодезическими датчиками. Измерительная сеть из инклинометров, установленных в местах размещения гидростатических нивелиров, обеспечивает автоматизированный сбор данных, дублируя измерения с помощью гидростатических нивелиров (рис. 5). Непрерывно поступающие данные от инклинометров периодически, по программе наблюдений, дополняются электронно-оптическими и cпутниковыми измерениями, с целью уточнения планововысотного положения плотины.

Советы и рекомендации по выбору угломера

Перед покупкой угломера стоит обратить внимание на ряд моментов:

  • тип устройства. Электронные угломеры позволяют получать высокоточные результаты измерений, отображаемые на наглядном дисплее. Однако такие модели более дороги. Механические устройства дешевы, но обладают большой погрешностью измерений. Пузырьковый тип пригодится для использования угломера лишь в качестве строительного уровня;
  • эргономика и вес. Если планируется работать на высоте или в труднодоступных местах, то предпочтение следует отдавать моделям с минимальным весом. Работать с инструментом будет удобнее, если в его конструкции предусмотрены накладки из резины или пластика. Также следует присмотреться к качеству изготовления линеек: их края не должны быть острыми;
  • измеряемый диапазон. Он может варьироваться от 0° до 360°. Предпочтение следует отдавать моделям с большим диапазоном;
  • функциональность. Если позволяет бюджет, то лучшей покупкой станет угломер с дополнительными возможностями: встроенным уровнем, лазером, двусторонней линейкой.

Устройство угломера Кроме того, не будет лишним наличие в комплекте таких принадлежностей, как чехол, карандаши и металлические метчики.

Представленный рейтинг составлен из наиболее востребованных на строительном рынке моделей угломеров. Рассмотренные варианты имеют различную функциональность и относятся к разному ценовому диапазону. Однако это позволяет получить наиболее полную картину и выбрать оптимальную модель.

Видео — Как сделать простой механический угломер из транспортира

Двухосевой акселерометр

Избавиться от перечисленных недостатков поможет введение в систему
измерения дополнительной оси чувствительности y, ортогональной оси x и
также находящейся в плоскости действия силы гравитации (Рисунок 3).

Подобно ситуации с одним сенсором, значение ускорения измеренное акселерометром по оси
X будет пропорционально синусу угла наклона, а значение ускорения измеренное
акселерометром по оси Y– косинусу угла наклона. Из свойств функций синуса и косинуса следует,
что в то время как чувствительность по одной оси будет уменьшаться, она же по
другой будет увеличиваться. Расчет угла наклона можно провести
воспользовавшись следующей формулой:

(4),(5)

В отличие от одноосевого случая, применение отношения проекций для вычисления угла
наклона, делает аналитическое определение порога чувствительности непростой задачей.
Учитывая что чувствительность по одной оси растет в то время как по другой она падает,
можно грубо считать общую чувствительность постоянной величиной. Такое поведение
характеристики значительно упрощает выбор акселерометра, обладающего необходимой разрешающей
способностью. Расчет порога чувствительности, выполненный для одного
угла, будет справедлив для всего интервала измеряемых углов.

Любой наклон не по оси чувствительности приведет к значительным ошибкам измерения угла наклона одноосевым
акселерометром. Введение дополнительной оси чувствительности позволяет получить довольно точные
результаты, даже если присутствует наклон по третьей оси. Так происходит благодаря тому, что эффективная
чувствительность инклинометра пропорциональна квадратному корню из суммы квадратов проекций силы
гравитации на чувствительные оси.

Когда сила гравитации действует только в плоскости XY значение ускорения, которое измерит акселерометр,
будет строго равно 1g. Наклон в плоскости XZ или YZ уменьшит измеряемое ускорение, что в свою
очередь снизит чувствительность инклинометра. Но несмотря на это, все еще можно получить точные результаты,
относящиеся к углу наклона в плоскости XY. Эти рассуждения справедливы только для не больших углов наклона
в плоскости XZ и YZ. С ростом угла наклона влияние силы гравитации на оси X и Y будет уменьшаться,
в итоге невозможно будет вообще рассчитать угол наклона.

Кроме того, дополнительная ось дает нам возможность измерять углы в диапазоне 0-360 градусов. Достигается
это благодаря смене знака в зависимости от принадлежности угла к тому или иному квадранту.

90º

X > 0; Y < 0

180º

X > 0; Y > 0

X < 0; Y < 0

270º

360º

X < 0; Y > 0

Принадлежность угла к тому или иному квадранту,
может быть определена в результате анализа значений, полученных для
каждой из чувствительных осей.

Использует [ редактировать ]

Переносные клинометры используются для множества геодезических и измерительных задач. При топографической съемке и картографировании клинометр может обеспечить быстрое измерение наклона географического объекта или использоваться для съемки пещер . При разведке полезных ископаемых клинометры используются для измерения простирания и падения геологических формаций. В лесном хозяйстве измерение высоты деревьев может быть выполнено с помощью клинометра с использованием стандартных методов. Основные артиллерийские орудия могут иметь связанный клинометр, используемый для облегчения наведения снарядов на большие расстояния.

Постоянно установленные наклономеры устанавливаются на основных земляных работах, таких как плотины, для контроля долгосрочной устойчивости конструкции.

Измерение наклона клинометром

Факторы, влияющие на использование инклинометров

(Общая точность зависит от типа датчика наклона (или инклинометра) и используемой технологии)

  • Сила тяжести
  • Температура (дрейф), смещение нуля, линейность, вибрация, удары, поперечная чувствительность, ускорение / замедление.
  • Требуется прямая видимость между пользователем и измеряемой точкой.
  • Для получения максимальной точности требуется четко определенный объект.
  • Точность измерения углов ограничена значением чуть лучше одной угловой секунды.

Классификация измерительных инструментов

При проведении работ, связанных с изготовлением различных деталей, ремонтных и строительных работ и пр. применяют контрольно-измерительные инструменты. Предприятия, занимающиеся производством этой продукции, выпускают множество видов измерительного инструмента – ручной, универсальный, цифровой и пр.

К ручному измерительному инструменту относят такие, как — линейки, рулетки, угольники, штангенинструмент, микрометрический и пр. Большая часть ручного инструмента относится к универсальному измерительному инструменту. Такие изделия можно применять при проведении замеров большей части деталей и узлов.

Ручные измерительные инструменты

Для выполнения точных замеров применяют инструмент с установленным на нем лазером. Такие изделия применяют в строительстве – это уровни, дальномеры, и другие изделия, предназначенные для выполнения разметки фронта работ или проведения геодезических исследований. Лазерный измерительный инструмент отличается простотой в эксплуатации, точностью снятых показаний. Большая часть такого инструмента может передать полученные данные для дальнейшей обработки в компьютер.

Строительный измерительный инструмент нашел свое применение на строительной площадке. Он отличается простотой в эксплуатации, ручной, не отличается высокой точностью. В то же время на стройплощадке применяют инструмент, использующий лазерный луч. Это позволяет выполнять замеры с точностью до долей миллиметра.

Измерительный и разметочный инструмент применяют перед началом работ. С его помощью производят разметку заготовок, обрисовывают контуры будущей детали и только после этого приступают к ее изготовлению. В плотницких и столярных работах применяют следующие инструменты – складной метр, рулетку, уровень, в том числе и гидравлический. Кроме этого, используют и такие, как рейсмус, циркули, угольники разных размеров. Существуют и такие приборы, как ерунок или малка. Для работы с металлом применяют другие приборы, например, штангенрейсмас или штангенциркуль с разметочными губками. Для работы с металлом целесообразно использовать и так называемые слесарные линейки, изготавливаемые из качественной нержавеющей стали и имеющие цену деления от 1 до 0,5 мм. Кроме этого, в производстве применяют лекала, их используют для разметки сложных дуговых линий.

Механический измерительный инструмент можно подразделить на пять классов:

  • бесшкальный;
  • штангенинструмент;
  • головки;
  • зубчато-рычажный;
  • микрометрический.

К первому классу относят линейки – поверочные и лекальные.  С их помощью проверяют прямолинейность поверхности. Она может быть выполнена на просвет, или для этого используют щупы.Для контроля просвета поверочную линейку укладывают на контролируемую поверхность, например, на станочные направляющие. К мерительным устройствам этого класса относят поверочные плиты, концевые меры длины и многие другие.

Поверочная плита

Штангенинструмент состоит из двух контрольных поверхностей, между которыми и выставляют размер. Одна поверхность является частью штанги, на второй подвижной или закреплена контрольная линейка, на которую нанесены размерные риски. Они могут иметь разную цену деления в зависимости от точности инструмента.Инструмент этого класса применяют для замера внешних и внутренних размеров – штангенциркули, для выполнения замеров глубины паза. С помощью инструмента этого типа контролируют размеры зуба в шестерне.

Измерительными головками называют устройства, которые преобразуют перемещения мерительного наконечника в движение стрелки на круговой размеченной шкале. Эти устройства применяют, например, для выполнения замеров биения детали, зажатой в патрон токарного станка. Для удобства работы с такой головкой, на заводском сленге ее называют «часы», применяют стойки или штативы. Измерительные головки разделяют на:

  • пружинные;
  • рычажно – зубчатые;
  • рычажные.

Измерительные головки

У микрометрического инструмента главным элементов является шпиндель, на поверхность которого нанесена особо точная резьба. Этот инструмент способен проводить замеры с точностью до 0,01 мм. Микрометрический инструмент устанавливают в скобы,приспособления и пр. представители этого класса инструмента — микрометры, микрометрические нутро- и глубиномеры пр.

Сенсорная технология [ править ]

Датчики наклона и инклинометры создают искусственный горизонт и измеряют угловой наклон относительно этого горизонта. Они используются в камерах, системах управления полетом самолетов, автомобильных системах безопасности и специальных переключателях, а также используются для выравнивания платформы, индикации угла наклона стрелы и в других приложениях, требующих измерения наклона.

Важными характеристиками, которые следует учитывать для датчиков наклона и инклинометров, являются диапазон угла наклона и количество осей. Оси обычно, но не всегда, ортогональны . Диапазон угла наклона – это диапазон желаемой линейной выходной мощности.

Распространенными реализациями датчиков наклона и инклинометров являются акселерометр, емкостный жидкостный , электролитический, газовый пузырь в жидкости и маятник.

Технология датчика наклона также была реализована в видеоиграх. Универсальная гравитация Йоши и Kirby Tilt ‘n’ Tumble основаны на механизме датчика наклона, который встроен в картридж. На PlayStation 3 и Wii игровые контроллеры также использовать тент в качестве средства , чтобы играть в видеоигры.

Инклинометры также используются в гражданском строительстве , например, для измерения наклона земли, на которой будет строиться строительство.

Некоторые инклинометры имеют электронный интерфейс на базе CAN (сети контроллеров) . Кроме того, эти инклинометры могут поддерживать стандартизированный профиль CANopen (CiA 410). В этом случае эти инклинометры совместимы и частично взаимозаменяемы.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwittervKontakte
Напишите комментарий