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摘 要：本文针对倾角仪的计量特性及校准方法进行了比较全面的分析，并针对现阶段常见的倾角仪形式及常见分辨力进行了介绍。
关键词：倾角仪；计量特性；校准方法
0 引言
倾角仪又称角度仪、电子式角度仪，常用于水平角度、相对角度及倾角的测量。其基本原理是，利用水平摆原理在基体中植入一水平摆，首先将倾角仪摆放在一基准平面上进行置零，然后当倾角仪向一个方向倾斜时，计数增加，当倾斜方向发生改变时，计数减少。计数与倾角仪的初始位置有关。当初始化倾角仪时，它的计数被设置0。通过计数器的累积计算，可以很容易的测量出倾角仪倾斜的角度。
1 倾角仪的特性
1.1倾角仪的特点
（1）倾角仪可进行360°完整测量，不受其结构限制。
（2）倾角仪的工作原理为水平摆原理，故此它可以不需要任何特别设备，利用自翻转的方法进行重新校正。
（3）倾角仪一般有多个测量面，且具有带磁测量面，可满足垂直或大角度倾斜金属面的角度测量。
（4）其材质一般为不锈钢。
（5）数显倾角仪一般具备显示器翻转功能，当倾角仪翻转角度大于120°时其液晶显示器的显示窗会自动翻转朝上便于读数。
1.2傾角仪的应用领域
倾角仪的应用领域很宽，其主要应用于：
列车制造、控制自动化提高检测铁轨水平；
建筑工程设备的俯仰角、滚动角和倾斜角等；
航空航天及军事领域；
冶金石油勘探仪表等行业；
汽车行业、机械工作台、车床的水平情况和位置；
其他生物、医学、机器人等需要测量角度与控制角度的领域。
1.3常见倾角仪的规格
目前市场上销售的倾角仪多为数显倾角仪和指针式倾角仪，指针式倾角仪的测量精度较低，一般分辨力为1°或更宽，数显倾角仪的测量精度较高，一般其分辨力为0.03°或0.005°。
2 校准方法
2.1适用范围
本校准方法适用于单轴或者双轴的倾角传感器、数显倾角仪。
2.2推荐使用的计量器具
计量行业内普遍选用满足1/3精度要求的计量器具作为校准使用的标准器，故此针对倾角仪校准项目所使用的标准器依据1/3原则进行选取。
2.2.1工作面平面度
刀口形直尺、量块
2.2.2数字显示器的示值稳定性
目测
2.2.3示值重复性
目测
2.2.4示值误差
高精度卧式分度头、0级三角形直角尺、圆柱直角尺、正弦规、量块
2.3校准方法
2.3.1工作面平面度
测量倾角仪工作面平面度时推荐使用刀口形直尺和量块进行测量，用刀口形直尺靠近工作面，观察其间的间隙或用量块测量其间的间隙，测得值为测量结果。测量时应至少在工作面的3个方向上进行测量。其工作面应呈凸形，其工作面平面度应小于0.005mm。
2.3.2数字显示器的示值稳定性
设备开机预热后开始测量。每十五分钟观测一次，取一个小时中的最大值与最小值之差作为数字显示器的示值稳定性结果。
2.3.3示值重复性
在相同的测量条件下对倾角仪的0°、90°、180°、360°四个位置分别进行5次读数，每个位置的最大与最小读数的差值为该位置的示值重复性，仪器的示值重复性以四个位置中示值重复性的最大值确定。
2.3.4示值误差
倾角仪的示值误差可用高精度卧式分度头进行测量，也可用0级三角形直角尺或圆柱直角尺与正弦规进行配合进行测量。两种方法均可对倾角仪的示值误差进行校准工作。
（1）使用高精度卧式分度头对倾角仪的示值误差进行校准
将倾角仪安装在高精度卧式分度头（以下简称分度头）上。调整分度头，使被校倾角仪的示值为零，同时将分度头置零或对准某一整数值。然后依次改变分度头的示值，每次改变量依据倾角仪的量程选取，在90°范围内至少校准5个位置，待示值稳定后进行读数，每个校准位置均需正反两方向进行趋近，取两次读数的平均值与分度头读数之差作为校准结果。为了减少分度头空程影响，分度头应按统一方向旋转，一个方向校准结束后换至另一方向。
（2）使用0级三角形直角尺或圆柱直角尺与正弦规配合对倾角仪的示值误差进行校准
首先将正弦规安放在水平仪检定器上，将倾角仪安装在正弦规上，调整水平仪检定器，使被校倾角仪示值为零，同时使水平仪检定器的示值位于某一整数值，然后依次改变正弦规组合角度，每次改变量依据倾角仪的量程选取，在90°范围内至少校准5个位置，待示值稳定后进行读数，每个校准位置均需正反两方向进行趋近，取两次读数的平均值与分度头读数之差作为校准结果。使用正弦规进行检定时，正弦规无法组合70°以上的角度，故此校准时90°测量点使用0级三角形直角尺或圆柱直角尺进行校准。倾角仪校准时应由两个方向趋近，但正弦规无法做到这一要求，故此该趋近过程由水平仪检定器完成。
（3）示值误差要求
示值误差应满足倾角仪技术说明书中的要求。
3 结论
在倾角仪校准方法的研究过程中，由于需考虑的因素很多，文章内容可能还存在一定的缺陷和不足，因此恳请广大读者批评指正。■
参考文献
[1] JJF（浙）1057-2010《数显倾角仪校准规范》
[2] JJF1084-2002《框式水平仪和条式水平仪校准规范》
[3] JJG7-2004《直角尺检定规程》
[4] 数显倾角仪使用说明书
关键词：倾角仪；计量特性；校准方法
0 引言
倾角仪又称角度仪、电子式角度仪，常用于水平角度、相对角度及倾角的测量。其基本原理是，利用水平摆原理在基体中植入一水平摆，首先将倾角仪摆放在一基准平面上进行置零，然后当倾角仪向一个方向倾斜时，计数增加，当倾斜方向发生改变时，计数减少。计数与倾角仪的初始位置有关。当初始化倾角仪时，它的计数被设置0。通过计数器的累积计算，可以很容易的测量出倾角仪倾斜的角度。
1 倾角仪的特性
1.1倾角仪的特点
（1）倾角仪可进行360°完整测量，不受其结构限制。
（2）倾角仪的工作原理为水平摆原理，故此它可以不需要任何特别设备，利用自翻转的方法进行重新校正。
（3）倾角仪一般有多个测量面，且具有带磁测量面，可满足垂直或大角度倾斜金属面的角度测量。
（4）其材质一般为不锈钢。
（5）数显倾角仪一般具备显示器翻转功能，当倾角仪翻转角度大于120°时其液晶显示器的显示窗会自动翻转朝上便于读数。
1.2傾角仪的应用领域
倾角仪的应用领域很宽，其主要应用于：
列车制造、控制自动化提高检测铁轨水平；
建筑工程设备的俯仰角、滚动角和倾斜角等；
航空航天及军事领域；
冶金石油勘探仪表等行业；
汽车行业、机械工作台、车床的水平情况和位置；
其他生物、医学、机器人等需要测量角度与控制角度的领域。
1.3常见倾角仪的规格
目前市场上销售的倾角仪多为数显倾角仪和指针式倾角仪，指针式倾角仪的测量精度较低，一般分辨力为1°或更宽，数显倾角仪的测量精度较高，一般其分辨力为0.03°或0.005°。
2 校准方法
2.1适用范围
本校准方法适用于单轴或者双轴的倾角传感器、数显倾角仪。
2.2推荐使用的计量器具
计量行业内普遍选用满足1/3精度要求的计量器具作为校准使用的标准器，故此针对倾角仪校准项目所使用的标准器依据1/3原则进行选取。
2.2.1工作面平面度
刀口形直尺、量块
2.2.2数字显示器的示值稳定性
目测
2.2.3示值重复性
目测
2.2.4示值误差
高精度卧式分度头、0级三角形直角尺、圆柱直角尺、正弦规、量块
2.3校准方法
2.3.1工作面平面度
测量倾角仪工作面平面度时推荐使用刀口形直尺和量块进行测量，用刀口形直尺靠近工作面，观察其间的间隙或用量块测量其间的间隙，测得值为测量结果。测量时应至少在工作面的3个方向上进行测量。其工作面应呈凸形，其工作面平面度应小于0.005mm。
2.3.2数字显示器的示值稳定性
设备开机预热后开始测量。每十五分钟观测一次，取一个小时中的最大值与最小值之差作为数字显示器的示值稳定性结果。
2.3.3示值重复性
在相同的测量条件下对倾角仪的0°、90°、180°、360°四个位置分别进行5次读数，每个位置的最大与最小读数的差值为该位置的示值重复性，仪器的示值重复性以四个位置中示值重复性的最大值确定。
2.3.4示值误差
倾角仪的示值误差可用高精度卧式分度头进行测量，也可用0级三角形直角尺或圆柱直角尺与正弦规进行配合进行测量。两种方法均可对倾角仪的示值误差进行校准工作。
（1）使用高精度卧式分度头对倾角仪的示值误差进行校准
将倾角仪安装在高精度卧式分度头（以下简称分度头）上。调整分度头，使被校倾角仪的示值为零，同时将分度头置零或对准某一整数值。然后依次改变分度头的示值，每次改变量依据倾角仪的量程选取，在90°范围内至少校准5个位置，待示值稳定后进行读数，每个校准位置均需正反两方向进行趋近，取两次读数的平均值与分度头读数之差作为校准结果。为了减少分度头空程影响，分度头应按统一方向旋转，一个方向校准结束后换至另一方向。
（2）使用0级三角形直角尺或圆柱直角尺与正弦规配合对倾角仪的示值误差进行校准
首先将正弦规安放在水平仪检定器上，将倾角仪安装在正弦规上，调整水平仪检定器，使被校倾角仪示值为零，同时使水平仪检定器的示值位于某一整数值，然后依次改变正弦规组合角度，每次改变量依据倾角仪的量程选取，在90°范围内至少校准5个位置，待示值稳定后进行读数，每个校准位置均需正反两方向进行趋近，取两次读数的平均值与分度头读数之差作为校准结果。使用正弦规进行检定时，正弦规无法组合70°以上的角度，故此校准时90°测量点使用0级三角形直角尺或圆柱直角尺进行校准。倾角仪校准时应由两个方向趋近，但正弦规无法做到这一要求，故此该趋近过程由水平仪检定器完成。
（3）示值误差要求
示值误差应满足倾角仪技术说明书中的要求。
3 结论
在倾角仪校准方法的研究过程中，由于需考虑的因素很多，文章内容可能还存在一定的缺陷和不足，因此恳请广大读者批评指正。■
参考文献
[1] JJF（浙）1057-2010《数显倾角仪校准规范》
[2] JJF1084-2002《框式水平仪和条式水平仪校准规范》
[3] JJG7-2004《直角尺检定规程》
[4] 数显倾角仪使用说明书