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本发明公开了一种基于三轴倾角定位的空间应变测量装置及方法，其装置包括基座、空间应变传感器组以及三轴倾角传感器，所述空间应变传感器组和三轴倾角传感器都固定安装在基座上，所述空间应变传感器组包括六个应变传感器，应变传感器在局部坐标系中排列成可测量三个方向正应变和三个方向切应变的空间应变传感器组，三轴倾角传感器固定在空间应变传感器组中构成一个共同旋转和变形的整体。测量时先测算得到局部坐标系到整体坐标系的旋转矩阵，然后将局部坐标系中的应变分量换算到整体坐标系中。此方案适用于建筑等方面的应变测量。
