Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Инклинометр-моноплан Блерио
Компас с инклинометром
Военная модель
Эта статья о статическом измерении наклона. Для динамических измерений см. Наклономер .

Инклинометр или клинометр является инструментом для измерения углов наклона (или наклона), возвышения или депрессии объекта относительно гравитационного направления «ы. Он также известен как индикатор наклона , угол наклона датчик , метр наклона , наклон боевая готовность , наклон датчик , градиент метр , градиометр , уровнемер , измеритель уровня , деклинометр , и поле индикатор и крена. Клинометры измеряют как наклоны (положительные уклоны, как видит наблюдатель, смотрящий вверх), так и уклоны (отрицательные уклоны, как видит наблюдатель, смотрящий вниз), используя три различных единицы измерения: градусы , проценты и топо (см. Уклон (наклон) для Детали). Астролябия - это инклинометры, которые использовались для навигации и определения местоположения астрономических объектов с древних времен до эпохи Возрождения.

Датчик наклона может измерить наклон в два часто осей опорной плоскости по двум осям. Напротив, полное движение будет использовать как минимум три оси и часто дополнительные датчики. Один из способов измерения угла наклона относительно земной поверхности - использование акселерометра . Типичные приложения можно найти в промышленности и в игровых контроллерах. В самолетах «мяч» в координаторах поворота или указателях поворота и крена иногда называют инклинометром.

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 [1], чтобы получать информацию об углах подъема и спуска.

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 [ править ]

(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.

Точность [ править ]

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, а также температурных дрейфов нуля и чувствительности - точности электронных инклинометров. обычно может находиться в диапазоне ± 0,01–2 ° в зависимости от датчика и ситуации. Обычно в условиях комнатной температуры точность ограничивается характеристиками линейности датчика.

  • Простой клинометр

  • Цифровой транспортир

  • Клинометр, предназначенный для ведения огня с закрытых позиций из пулемета Виккерс, около 1918 г.

  • Механический клинометр спиртового уровня с микрометрической регулировкой

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.

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.

Инклинометр с гироскопом [ править ]

Поскольку инклинометры измеряют угол объекта относительно силы тяжести, внешние ускорения, такие как быстрые движения, вибрации или удары, вносят ошибки в измерения наклона. Чтобы решить эту проблему, можно использовать гироскоп в дополнение к акселерометру. Любое из вышеупомянутых ускорений оказывает огромное влияние на акселерометр, но ограниченно влияет на измеренные скорости вращения гироскопа. Алгоритм может объединить оба сигнала для получения наилучшего значения от каждого датчика. Таким образом можно отделить фактический угол наклона от ошибок, вызванных внешними ускорениями. [2]

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 [3]
  • Измерение угла наклона таза . Многочисленные измерения шеи и спины требуют одновременного использования двух инклинометров. [4]
  • 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. [5]
  • 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. [6]

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 насадки Nunchuk . 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 .

См. Также [ править ]

  • Уклон (уклон)
  • Инклинометры жидкостные емкостные
  • Теодолит
  • Наклономер

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Rieker Inc P-1057 градусный инклинометр" . riekerinc.com . Проверено 7 апреля 2018 .
  2. ^ ПОЗИТАЛЬНЫЙ. "Инклинометр MEMS от POSITAL: как они работают?" . Posital . Проверено 4 января 2017 .
  3. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-07-03 . Проверено 19 июля 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  4. ^ "Инклинометр - Цифровые инклинометры - J-Tech Dualer IQ 12-1059" . quickmedical . Проверено 7 апреля 2018 .
  5. ^ «Новый датчик наклона помогает предотвратить небезопасные условия работы» . www.frederickscompany.com. Архивировано из оригинального 23 сентября 2016 года.
  6. ^ «Индикаторы наклона для хрупких грузов на транспорте» . Shockwatch. Архивировано из оригинала 16 июля 2011 года . Проверено 6 июня 2011 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Блог инклинометра - Общая информация об инклинометре
  • Инклинометр MEMS и технические характеристики
  • Инклинометры