_IF_24935.jpg/1280px-Eclimetro_(disegno)_IF_24935.jpg)
Инклинометр или клинометр — это инструмент , используемый для измерения углов наклона , возвышения или депрессии объекта по отношению к направлению силы тяжести . Он также известен как индикатор наклона , датчик наклона , измеритель наклона , датчик наклона , датчик наклона , измеритель градиента , градиентометр , уровнемер , измеритель уровня , деклинометр и индикатор наклона и крена . Клинометры измеряют как уклоны, так и спуски, используя три разные единицы измерения: градусы , процентные пункты и топосы. Астролябия — пример инклинометра, который использовался для небесной навигации и определения местоположения астрономических объектов с древнейших времен до эпохи Возрождения .
Датчик наклона может измерять наклон часто по двум осям базовой плоскости по двум осям. Напротив, для полного движения потребуется как минимум три оси и часто дополнительные датчики. Один из способов измерения угла наклона относительно земной поверхности — использование акселерометра . Типичные применения можно найти в промышленности и в игровых контроллерах. В самолетах «шар» в координаторах поворота или указателях поворота и крена иногда называют инклинометром.
К инклинометрам относятся такие примеры, как инклинометр Уэллса, основными частями которого являются плоская сторона или основание, на котором он стоит, и полый диск, наполовину заполненный какой-то тяжелой жидкостью. Стеклянная поверхность диска окружена градуированной шкалой, которая отмечает угол, под которым находится 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, и когда жидкость стоит на этой линии, плоская сторона перпендикулярна или отвесна. Промежуточные углы отмечены, и с помощью простых таблиц преобразования прибор указывает скорость падения на заданное расстояние горизонтального измерения и установленное расстояние наклонной линии.
Аль-Бируни , персидский эрудит, однажды захотел измерить высоту Солнца. У него не было необходимого оборудования для измерения этой высоты. Его заставили создать калиброванную дугу на обратной стороне счетной доски, которую он затем использовал в качестве импровизированного квадранта с помощью отвеса. Он определил широту этого места, используя измерения, сделанные с помощью этого элементарного инструмента. Этот квадрант, скорее всего, представлял собой инклинометр, основанный на панели в четверть круга. [1]
Нивелир Абни — это портативный геодезический инструмент, разработанный в 1870-х годах, который включает в себя визирную трубку и инклинометр, устроенные так, что геодезист может совместить визирную трубку (и ее перекрестие ) с отражением пузырька в спиртовом уровне инклинометра, когда линия визирования находится под углом, установленным на инклинометре.
Одна из самых известных установок инклинометра находилась на панели самолета Райана Нью-Йорка «Дух Сент-Луиса» - в 1927 году Чарльз Линдберг выбрал легкий инклинометр Rieker Inc P-1057 [2] для получения информации об углах набора высоты и снижения.
Ручные клинометры используются для выполнения различных геодезических и измерительных задач. При геодезии и картографировании клинометр может обеспечить быстрое измерение наклона географического объекта или использоваться для исследования пещер . При поиске полезных ископаемых клинометры используются для измерения простирания и падения геологических образований. В лесном хозяйстве измерение высоты деревьев можно выполнить с помощью клинометра, используя стандартные методы, включая триангуляцию . Крупные артиллерийские орудия могут иметь соответствующий клинометр, используемый для облегчения прицеливания снарядов на большие расстояния.
Стационарные наклономеры устанавливаются на крупных земляных сооружениях, таких как плотины, для контроля долгосрочной устойчивости конструкции.
(Общая точность зависит от типа датчика наклона (или инклинометра) и используемой технологии)
Некоторые высокочувствительные электронные датчики инклинометра могут достигать выходного разрешения до 0,0001°; в зависимости от технологии и диапазона углов оно может быть ограничено 0,01°. Однако истинная или абсолютная точность датчика инклинометра (которая представляет собой совокупную общую ошибку) представляет собой комбинацию начальных наборов смещения нуля датчика и чувствительности, линейности датчика, гистерезиса , повторяемости, а также температурных дрейфов нуля и чувствительности - точность электронных инклинометров. обычно может находиться в диапазоне ±0,01–2° в зависимости от датчика и ситуации. Обычно в комнатных условиях точность ограничивается характеристикой линейности датчика.
Датчики наклона и инклинометры генерируют искусственный горизонт и измеряют угловой наклон относительно этого горизонта. Они используются в камерах, средствах управления полетом самолетов, автомобильных системах безопасности и специальных переключателях, а также используются для выравнивания платформы, индикации угла стрелы и в других приложениях, требующих измерения наклона.
Важными характеристиками датчиков наклона и инклинометров, которые следует учитывать, являются диапазон угла наклона и количество осей. Оси обычно, но не всегда, ортогональны . Диапазон угла наклона — это диапазон желаемого линейного выхода.
Распространенными реализациями датчиков наклона и инклинометров являются акселерометр, жидкостно-емкостной датчик , электролитический датчик, газовый пузырь в жидкости и маятник.
Технология датчика наклона также реализована в видеоиграх. Yoshi's Universal Gravitation и Kirby Tilt 'n' Tumble построены на основе механизма датчика наклона, встроенного в картридж. Игровые контроллеры PlayStation 3 и Wii также используют наклон как средство для игры в видеоигры.
Инклинометры также используются в гражданском строительстве , например, для измерения наклона земли, на которой предстоит застройка.
Некоторые инклинометры оснащены электронным интерфейсом на базе CAN (сеть контроллеров) . Кроме того, эти инклинометры могут поддерживать стандартизированный профиль CANopen (CiA 410). При этом данные инклинометры совместимы и частично взаимозаменяемы.
Традиционные спиртовые уровни и электронные нивелиры на основе маятника обычно ограничены только одной осью и узким диапазоном измерения наклона. Однако большинство задач точного нивелирования, измерения угла, выравнивания и профилирования плоскостности поверхности по существу включают двумерный угол плоскости поверхности, а не два независимых ортогональных одноосных объекта. Двухосные инклинометры, оснащенные МЭМС- датчиками наклона, обеспечивают одновременные двумерные показания угла плоскости поверхности, касательной к земной отметке.
Типичные преимущества использования двухосных инклинометров MEMS по сравнению с обычными одноосными «пузырьковыми» или механическими нивелирами могут включать:
Поскольку инклинометры измеряют угол объекта по отношению к силе тяжести, внешние ускорения, такие как быстрые движения, вибрации или удары, могут привести к ошибкам в измерениях наклона. Чтобы решить эту проблему, в дополнение к акселерометру можно использовать гироскоп. Любое из вышеупомянутых ускорений оказывает огромное влияние на акселерометр, но ограниченное влияние на измеряемую скорость вращения гироскопа. Алгоритм может объединить оба сигнала, чтобы получить максимальную отдачу от каждого датчика. Таким образом, можно отделить фактический угол наклона от ошибок, вызванных внешними ускорениями. [3]
Инклинометры используются для:
Nintendo использовала технологию датчика наклона в пяти играх для своей серии портативных игровых систем Game Boy . Датчик наклона позволяет игрокам контролировать аспекты игры, поворачивая игровую систему. Игры, использующие эту функцию:
Датчики наклона также можно найти в игровых контроллерах, таких как Microsoft Sidewinder Freestyle Pro и контроллер Sony PlayStation 3 .
Однако, в отличие от других контроллеров, в которых датчик наклона служит дополнением к обычным методам управления, он служит одной из центральных функций пульта Wii Remote от Nintendo и насадки Nunchuk . Наряду с акселерометрами датчики наклона являются основным методом управления в большинстве игр для Wii .
Сейчас его используют во многих различных аспектах, а не только в таких играх, как мотокросс и авиасимуляторы. Его можно использовать для спортивных игр, шутеров от первого лица и других необычных целей, например, в WarioWare: Smooth Moves.
Другой пример — виртуальная версия деревянного лабиринта с препятствиями, в котором вам нужно маневрировать шариком, наклоняя лабиринт. Для Palm (КПК) был создан самодельный интерфейс датчика наклона .
