JPH0580601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、同時に複数の座標軸まわりの傾斜
を電気的に測定する傾斜角検出器に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来の傾斜角検出器は、第７図に示すような液
泡１０の移動を用いたもの（特公昭48−42511号
公報）、第８図に示すようなおもり１１で機械的
つりあいを用いたもの（特開昭54−66870号公報）
等があるが、これらはいずれも一方向の傾斜を検
出するもので、同時に複数の座標軸まわりの傾斜
を測定できない。強いて測定しようとすると同様
の装置を複数個必要とし、部品数が多くなり、大
型化、コスト高になるという欠点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、上記の欠点を除くもので、導電性
流体を封入した傾斜角検出器に液面検出線を取り
付け、液面の変化を液面検出線間の抵抗の変化と
して検出し、これをもとに任意の座標系における
各座標軸まわりの傾斜を電気的に測定可能にする
傾斜角検出器を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は導電性流体を封入し、被測定物の傾斜
に対して傾斜する容器と、前記導電性流体の液面
を検知するための液面検出線を少なくとも三本備
えた傾斜角検出器である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、簡単な構造で同時に任意の座
標系における各座標軸まわりの傾斜を測定でき、
部品点数を少なく、小型化、低コストとすること
ができる。

〔発明の実施例〕

この発明の実施例を第１図から第６図を用いて
説明する。

第１図は、傾斜角検出器を示しており、ケース
１には、液面検出線２が、埋めこまれ、中に水銀
等の導電性流体３が封入されている。ただしケー
ス１は、不導体であるか、液面検出線と完全に絶
縁されなければならない。

液面検出線の単位長さあたりの抵抗は導電性流
体に比較し、十分大きいものを使用し、本実施例
においてはコイル状のものを使用した。これによ
り、微少な傾斜による液面変化に対しても大きな
抵抗変化を検出することができる。液面検出線の
配置は、立方体ケース１の辺、つまり直交する三
軸方向とし、また封入した導電性流体の量は液面
検出線三本が同時に液面を検出できる程度であ
る。

第２図から第５図は、本実施例の傾斜角検出器
を用いた傾斜角測定方法を説明する図で、第２図
は、測定原理を説明する図、第３図は基準位置の
場合、第４図は、基準位置から傾いた場合であ
る。第２図において、三本の液面検出線が導電性
流体Ｆに終点０からa′，b′，c′の距離で液面に接
している。第３図のように基準点にある場合は、
a′＝b′＝c′であり、第４図のように基準点から傾
いた場合は、a′≠b′≠c′である。

第２図の状態を考えると、液面Ｌは、それぞれ
終端Ｏから、a′，b′，c′位置にある。この部分つ
まり液面検出線Ｍが導電性流体に浸つている部分
は、電流を流すと液面検出線より抵抗の低い導電
性流体内を流れ液面検出線部分には、電流はなが
れない。このことを利用し終端Ｏから液面までの
長さを電気的に検出し、これにより、空間内に固
定された座標Ｘ−Ｙ−Ｚにおける各座標軸まわり
の傾斜角を測定する。

液面検出線の単位長さあたりの抵抗をρとし、
また簡単のため導電性流体の抵抗をＯと仮定する
と、液面検出線間、OA，OB，OC間の抵抗RA，
RB，RCは、式(1)〜(3)で表わされる。

RA＝（ａ−a′）ρ (1) RB＝（ｂ−b′）ρ (2) RC＝（ｃ−c′）ρ (3) これよりa′、b′、c′の長さが式(4)、(5)、(6)より
求まる。

a′＝ａ−RA／ρ (4) b′＝ｂ−RA／ρ (5) c′＝ｃ−RC／ρ (6) a′、b′、c′の長さが求まれば、傾斜角検出器に
固定された座標系X′−Y′−Z′に対する液面の法
線方向成分が求まり、これと、空間に固定された
座標Ｘ−Ｙ−Ｚに対する液面の法線方向成分との
関係から、座標Ｘ−Ｙ−Ｚの各座標軸まわりの傾
斜角検出器の傾きを求めることができる。

第５図に示した三方向の傾きと、a′／ａ，b′／
ｂ，c′／ｃの関係は、式(7)、(8)、(9)の関係があ
り、 b′／ｂ・c′／ｃ＝cosφsinθcosψ＋sinφsinψ(
7) a′／ａ・c′／ｃ＝sinφsinθcosψ−cosφsinψ(
8) a′／ａ・b′／ｂ＝cosθcosψ これより、φ、θ、ψを求めることができる。

第６図は、液面検出線の抵抗値の変化を電圧に
変換し、計算機に入力するための回路である。
各々三本の液面検出線には、一定電圧がかかつて
おり、液面検出線の抵抗値の変化より、液面検出
線の電圧が変化する、これをスイツチにより選択
して、Ａ／Ｄ変換器に入力し、これをもとに計算
機で三方向の傾斜角を計算する。

なお本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。例えば、前記実施例では、ケース１の形
状は、立方体であつたが、球体でも、その他どん
な形状でもかまわない。さらに液面検出線の形状
は、コイル状に限らず種々の形状をとることがで
きる。また液面検出線の取り付け方向についても
互いに直交する三方向に限らず、一次従属でない
任意の座標系における各座標軸まわりのであれば
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、傾斜角検出器の破砕断面図、第２図
から第５図は、傾斜角の測定方法を説明する図、
第６図は、本発明に用いる液面検出回路、第７図
および第８図は従来の検出器を示す断面図であ
る。 １……ケース、２……液面検出線、３……水
銀、４……リード線、５……スイツチ、６……
Ａ／Ｄ変換器、７……CPU（計算機）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物の傾斜に対応して傾斜する容器と、
   この容器内に封入される導電性流体と、この導電
   性流体の液面に接触するように配置される複数の
   液面検出線と、これら複数の液面検出線からなる
   座標系に対する前記導電性流体の液面の法線方向
   成分と他の任意の座標系に対する該法線方向成分
   との関係から、前記任意の座標系における各座標
   軸まわりの前記被測定物の傾斜角を算出する手段
   とを有することを特徴とする傾斜角検出器。 ２ 前記導電性流体を水銀としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の傾斜角検出器。 ３ 前記液面検出線は、コイル状の形成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   傾斜角検出器。