กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

เครื่องวัดความเอียง

เครื่อง วัดความเอียง (inclinometer หรือ clinometer) เป็น เครื่องมือ ที่ใช้วัดมุม ความลาดชัน ความ สูง หรือ ความต่ำ ของวัตถุเทียบกับทิศทางของ แรงโน้มถ่วง...

เครื่องวัดความเอียง

ภาพวาดของเครื่องวัดความเอียง, Museo Galileo, Florence
การวัดความลาดชันด้วยเครื่องวัดความลาดชัน (clinometer)

เครื่องวัดความเอียง (inclinometerหรือclinometer)เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดมุมความลาดชันความสูงหรือความต่ำของวัตถุเทียบกับทิศทางของแรงโน้มถ่วง นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่ออื่น ๆ เช่น ตัวบ่งชี้ความเอียง เซ็นเซอร์ความเอียงเครื่อง วัดความเอียง สัญญาณ เตือน ความลาดชัน เก จ วัดความลาด ชันเครื่อง วัดความ ชัน เครื่องวัดความลาดชันแบบไล่ระดับเกจวัดระดับเครื่องวัดระดับ เครื่องวัดความลาดเอียงและตัวบ่งชี้มุมเงยและมุมเอียงเครื่องวัดความเอียงวัดทั้งความลาดชันขึ้นและลงโดยใช้หน่วยวัดสามหน่วยที่แตกต่างกัน ได้แก่องศาจุดเปอร์เซ็นต์และโทโพส แอสโทรลาบเป็นตัวอย่างของเครื่องวัดความเอียงที่ใช้ในการนำทางทางดาราศาสตร์และการระบุตำแหน่งของวัตถุทางดาราศาสตร์ตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงยุคฟื้นฟู ศิลปวิทยา

เซ็นเซอร์วัดความเอียงสามารถวัดความเอียง ได้ ในสองแกนของระนาบอ้างอิง ในทางตรงกันข้าม การเคลื่อนที่เต็มรูปแบบจะใช้แกนอย่างน้อยสามแกนและมักต้องใช้เซ็นเซอร์เพิ่มเติม วิธีหนึ่งในการวัดมุมเอียงโดยอ้างอิงจากระนาบพื้นโลกคือการใช้มาตรวัดความเร่งการใช้งานทั่วไปสามารถพบได้ในอุตสาหกรรมและในตัวควบคุมเกม ในเครื่องบิน "ลูกบอล" ในตัวควบคุมการเลี้ยวหรือตัวบ่งชี้การเลี้ยวและการเอียงบางครั้งเรียกว่ามาตรวัดความเอียง

ประวัติศาสตร์

เครื่องวัดความเอียงของบ่อน้ำ

เครื่องวัดความเอียงมีตัวอย่างเช่น เครื่องวัดความเอียงของเวลล์ ซึ่งส่วนประกอบสำคัญคือ ด้านเรียบหรือฐานที่ใช้ตั้ง และแผ่นดิสก์กลวงที่บรรจุของเหลวข้นเพียงครึ่งเดียว ด้านหน้าของแผ่นดิสก์ที่เป็นกระจกมีมาตราส่วนกำกับไว้เพื่อแสดงมุมที่ผิวของเหลวตั้งอยู่เมื่อเทียบกับฐานเรียบ เส้นศูนย์ขนานกับฐาน และเมื่อของเหลวอยู่บนเส้นนั้น ด้านเรียบจะอยู่ในแนวนอน เส้น 90 องศาตั้งฉากกับฐาน และเมื่อของเหลวอยู่บนเส้นนั้น ด้านเรียบจะตั้งฉากหรืออยู่ในแนวดิ่ง มุมระหว่างกลางจะถูกทำเครื่องหมายไว้ และด้วยความช่วยเหลือของตารางแปลงค่า อย่างง่าย เครื่องมือนี้จะแสดงอัตราการลดลงต่อระยะทางแนวนอนที่กำหนด และระยะทางของเส้นเอียงที่กำหนด

อัล-บิรูนีนักปราชญ์ชาวเปอร์เซีย เคยต้องการวัดความสูงของดวงอาทิตย์ แต่เขาไม่มีอุปกรณ์ที่จำเป็นในการวัดความสูงนั้น เขาจึงต้องสร้างส่วนโค้งที่ปรับเทียบแล้วไว้บนด้านหลังของกระดานนับเลข จากนั้นจึงใช้ส่วนโค้งนั้นเป็นเครื่องมือวัดมุมแบบชั่วคราวโดยใช้ลูกดิ่งช่วยในการวัด เขากำหนดละติจูดของตำแหน่งโดยใช้การวัดที่ได้จากเครื่องมือพื้นฐานนี้ เครื่องมือวัดมุมนี้น่าจะเป็นเครื่องวัดความเอียงที่ใช้แผงรูปครึ่งวงกลม[ 1 ]

ระดับAbneyเป็น เครื่องมือ สำรวจ แบบพกพา ที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1870 ซึ่งประกอบด้วยท่อเล็งและเครื่องวัดความเอียง โดยจัดเรียงไว้เพื่อให้ผู้สำรวจสามารถจัดแนวท่อเล็ง (และเส้นเล็ง ) ให้ตรงกับภาพสะท้อนของฟองอากาศในระดับน้ำของเครื่องวัดความเอียง เมื่อแนวสายตาทำมุมตามที่ตั้งไว้บนเครื่องวัดความเอียง

หนึ่งในการติดตั้งเครื่องวัดความเอียงที่มีชื่อเสียงที่สุดคือบนแผงควบคุมของเครื่องบิน Ryan NYP " The Spirit of St. Louis " ที่สร้างขึ้นสำหรับการบินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกแบบไม่หยุดพักครั้งแรก—ในปี พ.ศ. 2460 ชาร์ลส์ ลินด์เบิร์กเลือกใช้เครื่องวัดความเอียง Rieker Inc P-1057 น้ำหนักเบา[ 2 ]เพื่อให้ข้อมูลมุมการขึ้นและลงแก่เขา

การใช้งาน

การวัดระยะทางข้ามลำธาร
การวัดความสูงของอาคาร

เครื่องวัดความลาดชันแบบพกพาใช้ในงานสำรวจและวัดหลากหลายประเภท ในการสำรวจและทำแผนที่ที่ดิน เครื่องวัดความลาดชันสามารถวัดความลาดชันของลักษณะภูมิประเทศได้อย่างรวดเร็ว หรือใช้ในการสำรวจถ้ำในการสำรวจหาแร่ เครื่องวัดความลาดชันใช้ในการวัดทิศทางและความลาดเอียงของชั้นหิน ในงานป่าไม้การวัดความสูงของต้นไม้สามารถทำได้ด้วยเครื่องวัดความลาดชันโดยใช้วิธีการที่เป็นมาตรฐาน รวมถึงการหาพิกัดสามเหลี่ยมปืนใหญ่ขนาดใหญ่อาจมีเครื่องวัดความลาดชันที่ใช้เพื่อช่วยในการเล็งยิงกระสุนในระยะไกล

เครื่องวัดความเอียงแบบติดตั้งถาวรจะถูกติดตั้งในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ เช่น เขื่อน เพื่อตรวจสอบเสถียรภาพของโครงสร้างในระยะยาว

ความแม่นยำ

เซ็นเซอร์วัดความเอียงแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวสูงบางชนิดสามารถให้ความละเอียดในการวัดได้ถึง 0.0001° ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและช่วงมุม อาจมีข้อจำกัดอยู่ที่ 0.001° อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำที่แท้จริงหรือความแม่นยำสัมบูรณ์ของเซ็นเซอร์วัดความเอียง (ซึ่งเป็นค่าความคลาดเคลื่อนรวมทั้งหมด) นั้นเป็นผลรวมของค่าเริ่มต้นของค่าชดเชยศูนย์และความไวของเซ็นเซอร์ ความเป็นเส้นตรงของเซ็นเซอร์ ฮิสเทอรีซิส ความสามารถในการ ทำซ้ำ และการเปลี่ยนแปลงของค่าศูนย์และความไวเนื่องจากอุณหภูมิ โดยทั่วไปความแม่นยำของเซ็นเซอร์วัดความเอียงแบบอิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ในช่วง ±0.01–2° ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์และสถานการณ์ โดยปกติในสภาพแวดล้อมห้อง ความแม่นยำจะถูกจำกัดด้วยข้อกำหนดความเป็นเส้นตรงของเซ็นเซอร์

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์วัดความเอียงและเครื่องวัดความเอียงจะสร้างเส้นขอบฟ้าจำลองและวัดความเอียงเชิงมุมเทียบกับเส้นขอบฟ้าดังกล่าว มีการใช้งานในกล้องถ่ายรูป ระบบควบคุมการบินของเครื่องบิน ระบบรักษาความปลอดภัยในรถยนต์ และสวิตช์พิเศษต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการปรับระดับแท่น การบ่งชี้มุมของแขนยก และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการการวัดความเอียง

คุณสมบัติสำคัญที่ควรพิจารณาสำหรับเซ็นเซอร์วัดความเอียงและเครื่องวัดความเอียง ได้แก่ ช่วงมุมเอียงและจำนวนแกน โดยปกติแล้วแกนต่างๆ จะตั้งฉากกัน แต่ก็ไม่เสมอไป ช่วงมุมเอียงคือช่วงของเอาต์พุตเชิงเส้นที่ต้องการ

การใช้งานทั่วไปของเซ็นเซอร์วัดการเอียงและเครื่องวัดความเอียง ได้แก่ เซ็นเซอร์วัดความเร่ง เซ็นเซอร์ แบบคาปา ซิทีฟในของเหลว เซ็นเซอร์แบบ อิเล็กโทรไลติก เซ็นเซอร์แบบฟองก๊าซในของเหลว และเซ็นเซอร์แบบลูกตุ้ม

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ตรวจจับการเอียงยังถูกนำมาใช้ในวิดีโอเกมด้วย เกมYoshi's Universal GravitationและKirby Tilt 'n' Tumbleต่างก็สร้างขึ้นโดยใช้กลไกเซ็นเซอร์ตรวจจับการเอียงซึ่งติดตั้งอยู่ในตลับ เกม จอยเกมของ PlayStation 3และWiiก็ใช้การเอียงเป็นวิธีการในการเล่นวิดีโอเกมเช่นกัน

เครื่องวัดความเอียงยังใช้ในงานวิศวกรรมโยธา ด้วย เช่น การวัดความเอียงของพื้นที่ที่จะก่อสร้าง

เครื่องวัดความเอียงบางรุ่นมีอินเทอร์เฟซอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้CAN (Controller Area Network)นอกจากนี้ เครื่องวัดความเอียงเหล่านั้นอาจรองรับ โปรไฟล์ CANopen มาตรฐาน (CiA 410) ในกรณีนี้ เครื่องวัดความเอียงเหล่านี้จะเข้ากันได้และสามารถใช้ทดแทนกันได้บางส่วน

เครื่องวัดความเอียงดิจิทัลแบบสองแกน

เครื่องวัดความเอียงดิจิทัลแบบสองแกน

เครื่องวัดระดับน้ำแบบดั้งเดิมและเครื่องมือวัดระดับอิเล็กทรอนิกส์แบบลูกตุ้มมักมีข้อจำกัดอยู่ที่แกนเดียวและช่วงการวัดความเอียงที่แคบ อย่างไรก็ตาม งานวัดระดับความแม่นยำ การวัดมุม การจัดแนว และการตรวจสอบความเรียบของพื้นผิวส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับมุมระนาบพื้นผิวสองมิติมากกว่าวัตถุแกนเดียวสองชิ้นที่ตั้งฉากกัน เครื่องวัดความเอียงสองแกนที่สร้างขึ้นด้วย เซ็นเซอร์วัดความเอียง MEMSให้การอ่านค่ามุมสองมิติพร้อมกันของระนาบพื้นผิวที่สัมผัสกับระนาบอ้างอิงของโลก

ข้อดีทั่วไปของการใช้เครื่องวัดความเอียง MEMSสองแกนเมื่อเทียบกับเครื่องวัดระดับแบบ "ฟองอากาศ" หรือแบบกลไกแกนเดียวทั่วไป อาจรวมถึง:

  • การวัดมุมเอียงสองมิติ (ระนาบ XY) พร้อมกัน (เช่น มุมเงยและมุมเอียง) สามารถช่วยลดความยุ่งยากในการสลับไปมาระหว่างการวัดทั้งสองแบบ ซึ่งเป็นปัญหาที่พบได้บ่อยเมื่อใช้เครื่องวัดระดับแบบแกนเดียว เช่น การปรับฐานเครื่องจักรเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ได้ระดับอย่างแม่นยำ
  • การชดเชยแบบดิจิทัลและการสอบเทียบที่แม่นยำสำหรับความไม่เป็นเชิงเส้น เช่น การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในการทำงาน ส่งผลให้มีความแม่นยำสูงขึ้นในช่วงการวัดที่กว้างขึ้น
  • เซ็นเซอร์วัดความเร่งอาจสร้างข้อมูลเชิงตัวเลขในรูปแบบของโปรไฟล์การสั่นสะเทือน เพื่อช่วยให้ผู้ติดตั้งเครื่องจักรสามารถติดตามและประเมินคุณภาพการจัดแนวแบบเรียลไทม์ และตรวจสอบความเสถียรของตำแหน่งโครงสร้างโดยการเปรียบเทียบโปรไฟล์การปรับระดับก่อนและหลังการติดตั้ง

เครื่องวัดความเอียงพร้อมไจโรสโคป

เนื่องจากเครื่องวัดความเอียงวัดมุมของวัตถุเทียบกับแรงโน้มถ่วง การเร่งความเร็วภายนอก เช่น การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว การสั่นสะเทือน หรือแรงกระแทก จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดความเอียง เพื่อแก้ไขปัญหานี้ สามารถใช้ไจโรสโคปควบคู่กับเครื่องวัดความเร่งได้ การเร่งความเร็วใดๆ ที่กล่าวมาข้างต้นจะมีผลกระทบอย่างมากต่อเครื่องวัดความเร่ง แต่มีผลกระทบจำกัดต่ออัตราการหมุนที่วัดได้ของไจโรสโคป อัลกอริทึมสามารถรวมสัญญาณทั้งสองเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ค่าที่ดีที่สุดจากเซ็นเซอร์แต่ละตัว ด้วยวิธีนี้จึงสามารถแยกมุมเอียงจริงออกจากข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเร่งความเร็วภายนอกได้[ 3 ]

แอปพลิเคชัน

สัญลักษณ์ที่ใช้ในแบบร่างทางธรณีเทคนิค

เครื่องวัดความเอียงใช้สำหรับ:

  • การกำหนดละติจูดโดยใช้ดาวเหนือ (ในซีกโลกเหนือ) หรือดาวสองดวงในกลุ่มดาวกางเขน (ในซีกโลกใต้)
  • การหาค่ามุมของสนามแม่เหล็กโลกเทียบกับระนาบแนวนอน
  • แสดงถึงการเบี่ยงเบนจากแนวตั้งหรือแนวนอนที่แท้จริง
  • การสำรวจคือ การวัดมุมเอียงหรือมุมเงย
  • แจ้งเตือนผู้ควบคุมเครื่องจักรว่าเครื่องจักรอาจพลิคว่ำ
  • การวัดมุมระดับความสูง ความลาดชัน หรือความเอียง เช่น ของคันดิน
  • การวัดความแตกต่างเล็กน้อยของความลาดชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านธรณีฟิสิกส์เครื่องวัดความลาดชันดังกล่าวใช้ในการตรวจสอบภูเขาไฟหรือใช้ในการวัดความลึกและอัตราการเคลื่อนตัวของดินถล่ม เป็นต้น
  • การวัดการเคลื่อนตัวของผนังหรือพื้นดินในโครงการวิศวกรรมโยธา
  • การวัดความลาดเอียงของชั้นหินหรือชั้นดิน หรือความชันของคันดินหรือทางตัด; เหมือนกับเครื่องวัดระดับน้ำแบบดิ่ง
  • ระบบความปลอดภัยในรถยนต์บางระบบ
  • แสดงค่าการเอียงและการหมุนของยานพาหนะ เรือ และอากาศยาน ดูตัวอย่างเช่นตัวประสานการเลี้ยวและ ตัว บ่งชี้การลื่นไถล
  • ตรวจสอบมุมของแขนเครนและรถยกวัสดุ
  • การวัด "มุมมอง" ของเสาอากาศรับสัญญาณดาวเทียมไปยังดาวเทียม
  • ปรับแผงโซลาร์เซลล์ให้ได้มุมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานให้สูงสุด
  • การวัดมุมความลาดชันของเทปหรือโซ่ระหว่างการวัดระยะทาง
  • การวัดความสูงของอาคาร ต้นไม้ หรือสิ่งอื่น ๆ โดยใช้มุมแนวตั้งและระยะทาง (กำหนดโดยการวัดด้วยเทปหรือการก้าวเดิน) โดยใช้ตรีโกณมิติ
  • การวัดมุมการเจาะในการสำรวจหลุมเจาะ
  • การวัดการเอียงของ เรือ ในน้ำนิ่งและการวัดการโคลงของเรือในน้ำที่ขรุขระ
  • การวัดความชันของเนินสกี
  • การวัดทิศทางของระนาบและแนวเส้นในหิน โดยใช้ร่วมกับเข็มทิศในธรณีวิทยาโครงสร้าง
  • การวัดช่วงการเคลื่อนไหวในข้อต่อของร่างกาย[ 4 ​​]
  • การวัดมุมเอียงของกระดูกเชิงกราน การวัดคอและหลังจำนวนมากจำเป็นต้องใช้เครื่องวัดมุมเอียงสองเครื่องพร้อมกัน[ 5 ]
  • การวัดมุมเงย และการคำนวณระดับความสูงของสิ่งต่างๆ ที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรงด้วยวิธีอื่น
  • การวัดและปรับแต่งมุม การแขวนลำโพง แบบไลน์อาร์เรย์การตรวจสอบมุมที่ได้นั้นทำได้โดยใช้เลเซอร์ที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องวัดมุมระยะไกล
  • ควรติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ในทิศทางที่ถูกต้อง
  • การตั้งมุมยิงของปืนใหญ่หรือปืน (เพื่อกำหนดระยะยิงของกระสุน)
  • เกมอิเล็กทรอนิกส์
  • ช่วยป้องกันสภาพการทำงานที่ไม่ปลอดภัย[ 6 ]
  • กรมป่าไม้ของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ ใช้เซ็นเซอร์วัดความเอียง (หรือเครื่องวัดความเอียง) เพื่อวัดความสูงของต้นไม้ในโครงการสำรวจและวิเคราะห์ป่าไม้
  • ในด้านโลจิสติกส์และการขนส่งก็มีการใช้ตัวบ่งชี้การเอียง เช่นกัน ซึ่งเป็นระบบเฉพาะสำหรับใช้ครั้งเดียว โดยจะติดตั้งไว้กับผลิตภัณฑ์ระหว่างกระบวนการขนส่ง

ดูเพิ่มเติม

  • บล็อกเกี่ยวกับเครื่องวัดความเอียง – ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องวัดความเอียง
  • เครื่องวัดความเอียง MEMS และข้อกำหนดทางเทคนิค
  • เครื่องวัดความเอียง (Inclinometers) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2019 ที่Wayback Machine
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Inclinometer&oldid=1358703972 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เครื่องวัดความเอียง

เครื่อง วัดความเอียง (inclinometer หรือ clinometer) เป็น เครื่องมือ ที่ใช้วัดมุม ความลาดชัน ความ สูง หรือ ความต่ำ ของวัตถุเทียบกับทิศทางของ แรงโน้มถ่วง...

ประวัติศาสตร์

เครื่องวัดความเอียงมีตัวอย่างเช่น เครื่องวัดความเอียงของเวลล์ ซึ่งส่วนประกอบสำคัญคือ ด้านเรียบหรือฐานที่ใช้ตั้ง และแผ่นดิสก์กลวงที่บรรจุของเหลวข้นเพียงครึ่งเดียว...

การใช้งาน

เครื่องวัดความลาดชันแบบพกพาใช้ในงานสำรวจและวัดหลากหลายประเภท ในการสำรวจและทำแผนที่ที่ดิน เครื่องวัดความลาดชันสามารถวัดความลาดชันของลักษณะภูมิประเทศได้อย่างรวดเร็ว หรือใช้ใน การสำรวจถ้ำ ในการสำรวจหาแร่ เครื่องวัดความลาดชันใช้ในการวัด ทิศทางและความลาดเอียง...

ความแม่นยำ

เซ็นเซอร์วัดความเอียงแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวสูงบางชนิดสามารถให้ความละเอียดในการวัดได้ถึง 0.0001° ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีและช่วงมุม อาจมีข้อจำกัดอยู่ที่ 0.