一種三維空間任意角度測量儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空間角度測量技術領域，具體地說是涉及一種三維空間任意角度的測量儀。
【背景技術】
[0002]目前，市場上的角度測量儀大多停留在平面360度的角度測量，但在實際運用中往往需要測量三給空間內的各種角度，這樣對那些只適用于平面角度的測量儀器就必須測量三次才能得出結果。不僅過程繁瑣，而且三次測量的誤差疊加，將會造成測量結果不準確，這在一些者精度要求高的實驗項目中是非常不利的。

【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足即平面角度測量儀器在測量三維空間中的測量缺陷，本實用新型提供一種角度測量儀，該測量儀不僅能夠實現對三維空間任意角度的測量，而且可以對其作進一步拓展，根據已知的三維角度和地理位置推算出坐標，從而實現定位功能。
[0004]本實用新型一種三維空間任意角度測量儀通過下述技術方案予以實現:一種三維空間任意角度測量儀包括三軸陀螺儀、一對磁極和磁阻效應器件，所述的磁阻效應器件由六片磁阻效應芯片拼接而成一個立方體，一對磁極為分別設置在陀螺儀外圈的頂部和底部的N、S磁極。
[0005]本實用新型一種三維空間任意角度測量儀與現有技術相比較有如下有益效果:本實用新型一種三維空間任意角度測量儀是基于磁阻效應和陀螺儀原理設計，其組成部分有陀螺儀、一對磁極以及六片磁阻效應器件。其中，六片磁阻效應器件拼接成立方體置于陀螺儀中心。磁阻效應器件具有靈敏度高、抗干擾能力等優點，因而能夠精確地測量出角度變化。而陀螺儀不但能夠實現三維空間任意角度的旋轉，而且因其是依據角動量守恒定律設計的，故能夠維持方向。本實用新型充分應用了兩者的特征，將六片磁阻效應器件組成的立方體置于陀螺儀中心，在陀螺儀外圈的頂部和底部分別放置N、S磁極，通過陀螺儀實現磁極在三維空間任意角度的旋轉，則磁阻效應器件的電壓將跟隨磁場的變化而變化，最后根據角度與器件電壓的變化關系即可實現對三維空間任意角度的測量。
[0006]本實用新型的優點是:通過簡單的磁路設計，即可實現三維空間任意角度的精確測量，并且能夠根據其測量角度值實現定位功能。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型一種三維空間任意角度測量儀結構示意圖。
[0008]其中:1、陀螺儀；2、一對磁極；3、磁阻效應器件；4、位置軸。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和實施例對本實用新型一種三維空間任意角度測量儀，所述測量儀包括三軸陀螺儀1、一對磁極2和磁阻效應器件3，所述的磁阻效應器件3由六片磁阻效應芯片拼接而成一個立方體，一對磁極2為分別設置在陀螺儀外圈的頂部和底部的N、S磁極。
[0010]所述的磁阻效應器件3設置在三軸陀螺儀I的中心內圈上，當三軸陀螺儀I的外圈位置發生改變時，帶動固定在外圈上一對磁極2即N、S磁極隨之一同運動。
[0011]實施例1。
[0012]本實用新型一種三維空間任意角度測量儀，所述測量儀包括三軸陀螺儀1、一對磁極2和磁阻效應器件3，所述的磁阻效應器件3由六片磁阻效應芯片拼接而成一個立方體，一對磁極2為分別設置在陀螺儀外圈的頂部和底部的N、S磁極。
[0013]所述的磁阻效應器件3設置在三軸陀螺儀I的中心內圈上，當三軸陀螺儀I的外圈位置發生改變時，帶動固定在外圈上一對磁極2即N、S磁極隨之一同運動。
[0014]陀螺儀是一種用來傳感與維持方向的裝置，基于角動量守恒的理論設計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心且可旋轉的轉子構成。陀螺儀一旦開始
[0015]旋轉，由于轉子的角動量，陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。如圖所示，當外圈角度改變時，內圈始終保持穩定狀態。
[0016]如圖1所示，對三維空間任意角度的測量需要三個磁阻效應器件，但是由于三個器件無論如何放置都無法滿足其位于球體中心位置，因此我們對此做出改進，采用六個磁阻效應器件拼接而成一個立方體，使球心位于立方體中心，這樣一方面增強了陀螺儀中心的穩定性，另一方面，同一平面由兩個磁阻效應器件進行測量提高了數據的準確性。
[0017]其次，在陀螺儀外圈的頂部和底部分別放置N、S磁極，當外圈角度發生改變時，將帶動由N、S磁極產生的磁場角度發生改變，使六片磁阻效應器件的輸
[0018]出電壓發生改變，其中每兩片對稱的磁阻效應器件的輸出電壓反應其在該平面上的角度變化。故可得到該空間角度變化投影在x0y，y0z，z0x三個平面中角度變化α、β、γ，即可確定該空間角度的變化值。
[0019]本實用新型是能夠測量三維任意角度的測量儀器，利用陀螺儀無論外圈怎么動內圈保持穩定的特性，結合磁阻效應來達到三維空間任意角度測量的目的。工作原理:當外圈的位置發生改變時，帶動固定在外圈上的N、S磁極隨之一同運動，傳感器接收這一信號反饋到芯片上，再利用接口技術將示數顯示出來，這一裝置還可實現即時接收的作用。
【主權項】
1.一種三維空間任意角度測量儀，其特征在于:所述測量儀包括三軸陀螺儀(1)、一對磁極(2)和磁阻效應器件(3)，所述的磁阻效應器件(3)由六片磁阻效應芯片拼接而成一個立方體，一對磁極(2)為分別設置在陀螺儀外圈的頂部和底部的N、S磁極。2.根據權利要求1所述的三維空間任意角度測量儀，其特征是:所述的磁阻效應器件(3)設置在三軸陀螺儀(I)的中心內圈上，當三軸陀螺儀(I)的外圈位置發生改變時，帶動固定在外圈上一對磁極(2)即N、S磁極隨之一同運動。
【專利摘要】本實用新型涉及空間角度測量技術領域，具體地說是涉及一種三維空間任意角度的測量儀。本實用新型一種三維空間任意角度測量儀通過下述技術方案予以實現：一種三維空間任意角度測量儀包括三軸陀螺儀、一對磁極和磁阻效應器件，所述的磁阻效應器件由六片磁阻效應芯片拼接而成一個立方體，一對磁極為分別設置在陀螺儀外圈的頂部和底部的N、S磁極。本實用新型的優點是：通過簡單的磁路設計，即可實現三維空間任意角度的精確測量，并且能夠根據其測量角度值實現定位功能。
【IPC分類】G01C21/16, G01C1/00
【公開號】CN204854712
【申請號】CN201520513467
【發明人】孫昕, 南輝, 劉一兵, 曹海蓮, 蘇麗萍, 盧海靜, 王子玲, 邵雪
【申請人】青海大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月16日