成对环-四等分环-圆嵌套极板相向交错放置式倾角测量方法与装置

摘要

成对环‑四等分环‑圆嵌套极板相向交错放置式倾角测量方法与装置属于角度测量技术，其中传感器单元的环形共面电容测头由一个圆形金属板、四个四分之一圆环形金属板和一个圆环形金属板组成，六块金属板共面同心，每一块四分之一圆环形金属板分别与圆形金属板、圆环形金属板形成电容，将两个上述环形共面电容测头分别安置于两个圆形绝缘基板上，并作为圆柱体容器的两个底面，将此圆柱体容器横置，在容器中密封注入体积1/2的绝缘性液体，电位引线将十二块金属板的电位取出并与电容测量单元的输入端相连，电容测量单元与倾角计算单元连接；容器发生倾斜时，两个环形共面电容测头与绝缘性液体的相对位置发生变化，通过测量电容容值的变化，可求得倾角值。

主权项

一种成对环‑四等分环‑圆嵌套极板相向交错放置式倾角测量方法，其特征在于：所述方法步骤如下：(1)、将一个中心圆形金属板、过渡圆环形金属板和外部圆环形金属板共面同心放置，且过渡圆环形金属板沿径向四等分，得到四份四分之一圆环形金属板，所述每一份四分之一圆环形金属板分别与中心圆形金属板形成电容，所述每一份四分之一圆环形金属板分别与外部圆环形金属板形成电容，所述中心圆形金属板与外部圆环形金属板等电位接地，所述一个中心圆形金属板、四份四分之一圆环形金属板与外部圆环形金属板组合得到环形共面电容测头；(2)、将两个上述环形共面电容测头垂直浸入到绝缘性液体中，两个环形共面电容测头共轴相向放置，且两个环形共面电容测头的四分之一圆环形金属板交错分布，绝缘性液体的液面通过两个环形共面电容测头的中心，每一份四分之一圆环形金属板与中心圆形金属板形成的电容容值以及每一份四分之一圆环形金属板与外部圆环形金属板形成的电容容值由空气的介电常数、绝缘性液体的介电常数、各自极板裸露在空气中部分所对的扇形角和浸没在绝缘性液体中部分所对的扇形角共同决定；(3)、上述两个环形共面电容测头沿中心进行圆周旋转时，其倾角发生改变，绝缘性液体的液面保持水平，两个环形共面电容测头与绝缘性液体的相对位置发生变化，各极板裸露在空气中部分所对的扇形角和浸没在绝缘性液体中部分所对的扇形角发生改变，测量上述四分之一圆环形金属板与中心圆形金属板形成的电容容值以及上述四分之一圆环形金属板与外部圆环形金属板形成的电容容值，求得倾角值；针对环形共面电容测头A，转过角度为θ时，倾角θ计算公式为：其中，C₂₃、C₂₄、C₂₅、C₂₆分别为四分之一圆形金属板（3、4、5、6）和中心圆形金属板（2）之间形成的电容，C₃₇、C₄₇、C₅₇、C₆₇分别为四分之一圆形金属板（3、4、5、6）和外部圆形金属板（7）之间形成的电容；针对环形共面电容测头B，转过角度为θ时，倾角θ计算公式为：其中，C₁₀₁₁、C₁₀₁₂、C₁₀₁₃、C₁₀₁₄分别为四分之一圆形金属板（11、12、13、14）和中心圆形金属板（10）之间形成的电容，C₁₁₁₅、C₁₂₁₅、C₁₃₁₅、C₁₄₁₅分别为四分之一圆形金属板（11、12、13、14）和外部圆形金属板（15）之间形成的电容；(4)、上述两个环形共面电容测头沿中心进行圆周旋转，绝缘性液体液面临近任一环形共面电容测头的径向分割线时，取另一环形共面电容测头所得的计算结果作为最终倾角计算结果。