带有光电水准器的倾斜度传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种带有水准器的倾斜度传感器，所述水准器具有处于玻璃盖板下方壳体内的液体和气泡。本发明专利技术的目的是提供一种倾斜度传感器，该传感器能够用来高精度地确定倾斜的方向和度数，而且适合于自动校准设有所述倾斜度传感器的设备。本发明专利技术的目的是由以下结构实现的：在玻璃盖板（１．３）的上方设有至少两个光接收器（２．４），借助于所述的至少两个光接收器（２．４）可以检测从光源（２．３）发出并在气泡（４）对中的情况下从与气泡（４）接触的玻璃盖板（１．３）表面散射的光（Ｌ）。当气泡（４）没对中时，借助所说的光接收器（２．４）可以检测不同的光量，光源（２．３）和光接收器（２．４）都设置在芯片基底（２．１）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带有7傳器的倾斜度传感器，其^C璃盖板下方的壳体内 具有液#气泡，其中玻璃板的上方设有光源。
技术介绍
为了对例如测量仪器或结构构^^i殳备进^7jC平或竖直校准，通常^f吏用水碓器。这些7jC偉器4包^i行一^^准的管式7jql器和进行两^^准的圆水准器。将7jC准器与设备相连接，使得气^^设备校准的状态下位于水准器确定的位置上。借助于水准器可以i^^y寻到或'i^i校准状态。^it与设备是否处于7JC平或竖直校准状态不是必然相关。原则上，可以通过设备上7jqk器的相应，结构来预先i^:才交准状态的^f壬意倾角。气;狄于确定的位置上，该位_1^^专利技术的意义上为对中位置。为了才 水准器的偷顿角得到稳定的和可再现的气^^置，^iti^r技术，需在玻璃盖板和液体的界面处形成凹面形状。7K准器的灵^1首先M于玻璃盖板的曲率半径。才財居JM技术，已^f一些^^p^置，借助于这些装置可以电子采集7jc^器的数据。因此，扭常情况下，需要考虑光电原理。大多数^^的装u以 照射7jqi器为^i^出的，其中光源和絲收器{ :在7摊器的相对两侧上，特别;Ul侧和下侧。例如，DE3938848A1描述了一种倾斜度传感器，其包^t统的管式7K准器，7傳器的壳体由透^##^成而且内部空间填充液体，液体包围着气泡。管式 7jQ^器的上方设有光源，光源可照亮管式7JQJk器的总"^1。 AUt源射出的光穿itit明壳体并同样穿ittit的液体以及气泡。在与光源相对的U, 7傳器产 生不均匀的光分布，该光分布由设在水准器下方的光^"测器进行分析。这种装置开销大并占据较大空间，而#"^:情况下需^#定结构的7傳器。其缺点是，由于在光学界面上的^^Ht^狄气泡和液体的it^差很小以^Jto^,財對胡，而使得可^^析的她亮B很小。因此，it^位置的称则具有很大的不确定性并JLP4树可用光流信号明确表示的小气泡偏移进e^测。DE3634244A1公开了一种带有^t^射器和M测器的光电式倾斜度传感 器，光发射器和ife^测器iU在it^)"介质上方，其中，通itt^it^液体、 ^f是水银面上的^J^M^测倾斜度。液体封^^封闭罩中，并JL^体不;I^ 全填满封闭罩。用上ii^置无法^r测气泡的位置。此外，JP10227635A公开了一种倾斜度传感器，其中在水准器的同 一侧，即在玻璃板的上方设置光源和光接收器。该倾斜度传感器利用了 全反射原理。当水准器水平校准时，气泡1更在专利技术的意义上对中，在光 密的玻璃盖板和光疏的气泡之间的界面上，从光源照射到气泡上的光朝 着光接收器的方向形成全反射。借助于该光接收器，可以检测在对中情 况下的全反射光。如果气泡没有对中，则表明没有发生全反射，因此没 有光线射入到光接收器。所以，可以根据检测到的光来确定气泡是否对 中。这样可以提供有关设备水平、竖直或其它预定校准的双重信息。这 种倾斜度传感器存在的缺点是无法得到倾斜的方向和度数。带有这种倾 斜度传感器的i殳备无法实现自动校准。此外，还有一个缺点，全反射部 分只在光发射器和检测器之间的距离足够大的情况下才有效，这导致传 感大且很昂贵。根据水准器的尺寸和希望控制的范围(倾角)，在气 泡接触面上采用全反射是无效的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提^"-种开始时提到的倾斜度传感器，其可以高精度地 确定出倾斜的方向和度数，而且适合于^"这种倾斜度传感器的设备进行自动 校准。按照本专利技术，所述目的可由具有拟'J^求1所述特征的装置来实现。 ^的实施方式由^^权利要,,出。本申请的JJH还涉及特4i^且合，这些特4ii且合由;M，J^^^出的单^tt4iE^W壬意《且合而成。本专利技术所錄置的工作原tt于以下事实，气^f多位时，由于在气泡-玻璃盖板H的光学平滑i^嫩的接触面上产生菲涅尔^^/或形成Wt光，使得絲布U变化。一个有效提高由气泡-玻離触面衰减的光分量的有益^^是对Jl4面进行类似于^L璃的孩i^面处理。才M^本专利技术要求的孩^L4面，其有^^t 度要大于inm而且可通iifii的方法，例:i^成细孔、砂目NU^蚀等来实现。 除了气泡-玻^^触面"卜，玻璃-液体的折射率差一^:非常小，以至于使"毛 玻璃雌，啵消除，并JU殳有明显的储光^i产生。与本专利技术所錄置相关的玻璃盖板下侧的孩^il具有以下明显的优点.可以明显减小侧向的传感器尺寸和与^目关的生产^;*在光源的最高M区内形成与全反紂不同的，光。由此可得到非常好的 M比和很高的检测灵^1。.与JP10227635A的全^^j"方法相比，明显减小了温/l^f树倾斜度测量的 可再现性带来的不良影响，&因为由温度变化引起的气泡-玻璃盖 ^射相对变化小得多。.M源发出的、穿过J^璃 一 气;^^触面向前传输的光^1:以与^^的球形 M计类似的工作原3^气泡的球形内表面上^^Jt，并有助于附带^L孩嫩 的气泡 - 玻璃界面上形成储。一^Lit的实施方式为，为了抑制来自7錄器壁的干扰絲光，可以在壳 体的内,H殳置吸J]^t的Ji4面。为了肯化采用单色光的情况下使用，所用的可吸^ltx作波长的液体可以是 一种高^i^液。如^^体本身不能够或不足以吸4仏，则可^MJ适当的高吸收性染料。由》t^的真正优点在于，7jql器中的有效吸收^l^it过前后运动 而力口倍。由于本专利技术的7摊器玻璃和液狀间的折射率差总是相对产生的，所以水准器玻璃和液体的折射率可iiS'J尽可能高的一致。这种可能l"生例如可以通itit 择原材料(玻璃、PMMA、聚^^酯......)，以^ill过将有合适折射率的液体^MK比例进^^合而实现。特别是，通ii^体^^可以实现接近100%的一致性。优选将;^^物与液体的染^目结合。 附图说明下面将结合实施例对本专利技术进#^紐说明。6拟目关附图中示出图l是电子7jO^器的剖面图2是电子7p)MI中光学才;L^的示意图;图3表^fU^^;和图4及图5是芯片^的#^图。M实施方式图1表示总^^^置的示意图。该装置包^7絲器1和测量模块2。 7jC准器l 具有壳体l.l，壳体中有液体3和气泡4。壳体l.l内设有吸M的jL4面1.2。 液体3在玻璃 - 液*面5处与玻璃盖板1.3接触。在测量模块2中，将光学 元件安絲芯片M2，1上。由此，将^f是由LED构成的光源23i^凹陷 2.2中。将M收器2.4以离开光源大约相等的距离i5X^芯片M2.1的 Ji^面上。图2表示的是影响电子传感器工作的光学效果。其示出了不希望的寄生效 #可用的衫1^之间的区别。 不希望的^fEl:在光源(LED)和M收器(pinJ^f及管)之间的直接光学串扰。 E2:在7jqk器容器的底部和壁上以及玻璃盖板周缘上的A^或^^。 E3:在折射率不相等的情况下，^L璃盖板-液絲面上的菲涅尔威或 形成絲光。E4:在光学平面上的菲涅尔反^V或在孩嫩的玻璃-气^^面上形成，光。E5:在气泡的内侧面上的菲涅尔A^。E6:当超iiM^的临界角时，^C漆气;錄面上的全絲，E7:在气泡的弯月面上的全a。It^专利技术而言，效果E4和E5实际上可用于光学平滑界面上的菲涅尔M 和/^1#^界面上形成的絲光。有效界面是玻璃盖板13下侧的一个区域，在 该区本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有水准器（１）的倾斜度传感器，该水准器在玻璃盖板（１．３）下部的壳体（１．１）内具有液体（３）和气泡（４），其中玻璃盖板（１．３）的上方设有光源（２．３），其特征在于，玻璃盖板（１．３）的上方设置至少两个光接收器（２．４），借助于所述至少两个光接收器（２．４）能够检测从光源（２．３）发出并当气泡（４）对中时从与气泡（４）接触的玻璃盖板（１．３）表面散射的光（Ｌ），其中当气泡（４）未对中时，借助于所述光接收器（２．４）能够检测不同的光量，而且光源（２．３）和光接收器（２．４）都设置在芯片基底（２．１）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D勒姆希尔德，G弗赖德昂克，H林克，O布罗德森，R米勒，
申请(专利权)人：扎托里乌斯股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]