傾角傳感器

傾角傳感器

來自 呢圖網 的圖片

中文名: 傾角傳感器 用 途: 用於系統的水平測量 基本原理: 理論基礎是牛頓第二定律 發展歷史: 隨着MEMS 技術的發展

傾角傳感器是角度計量是幾何量計量的重要組成部分。角度量的範圍廣，平面角按平面所在的空間位置可分為：在水平面內的水平角(或稱方位角)，在垂直面內的垂直角(或傾斜角)，空間角是水平角和垂直角的合成；按量程可分為圓周分度角和小角度；按標稱值可分為定角和任意角；按組成單元可分為線角度和面角度；按形成方式可分為固定角和動態角，固定角是指加工或裝配成的零組件角度，儀器轉動後恢復至靜態時的角位置等；動態角是指物體或系統在運動過程中的角度，如衛星軌道對地球赤道面的夾角，精密設備主軸轉動時的軸線角漂移，測角設備在一定角速度和角加速度運動時，輸出的實時角度信號等。

傾角傳感器又稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計，經常用於系統的水平角度變化測量，水平儀從過去簡單的水泡水平儀到的電子水平儀是自動化和電子測量技術發展的結果。作為一種檢測工具,它已成為橋樑架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鑽井、航空航海、工業自動化、智能平台、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。電子水平儀是一種非常精確的測量小角度的檢測工具，用它可測量被測平面相對於水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。

目錄

基本原理

理論基礎是牛頓第二定律：根據基本的物理原理，在一個系統內部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分算出線速度，進而可以計算出直線位移，所以它其實是運用慣性原理的一種加速度傳感器。當傾角傳感器靜止時也就是側面和垂直方向沒有加速度作用，那麼作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。一般意義上的傾角傳感器是靜態測量或者准靜態測量，一旦有外界加速度，那麼加速度芯片測出來的加速度就包含外界加速度，故而計算出來的角度就不準確了，因此，常用的做法是增加mems陀螺芯片，並採用優先的卡爾曼濾波算法。加速度3個軸，陀螺儀3個軸，所有這裡產品也叫6軸或VG（vertical gyro）。

發展歷史

隨着MEMS 技術的發展，慣性傳感器件在過去的幾年中成為最成功,應用最廣泛的微機電系統器件之一，而微加速度計（microaccelerometer）就是慣性傳感器件的傑出代表。作為最成熟的慣性傳感器應用，在的MEMS 加速度計有非常高的集成度，即傳感系統與接口線路集成在一個芯片上。

傾角傳感器把MCU，MEMS加速度計，模數轉換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面。可以直接輸出角度等傾斜數據，讓人們更方便的使用它。

特點

硅微機械傳感器測量(MEMS)以水平面為參面的雙軸傾角變化。輸出角度以水準面為參考，基準面可被再次校準。數據方式輸出，接口形式包括RS232、RS485和可定製等多種方式。抗外界電磁干擾能力強。 承受衝擊振動10000G。

用途

傾角傳感器用於各種測量角度的應用中。例如，高精度激光儀器水平、工程機械設備調平、遠距離測距儀器、高空平台安全保護、定向衛星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態測量、盾構頂管應用、大壩檢測、地質設備傾斜監測、火炮炮管初射角度測量、雷達車輛平台檢測、衛星通訊車姿態檢測等等。

應用場合

角度測量，零位調整，水平調整

傾角開關（十二路開關信號）

安全控制，報警，監控

機械臂，大壩，建築，橋樑角度測量

對準控制，彎曲控制。

初始位置控制，傾角姿態記錄儀

應用特點

高精度單軸傾斜角度傳感器以基於電容式3D-MEMS技術的單軸傾斜角度傳感器，在全溫區都能表現出它的可靠性，超凡的穩定性及史無前例的高精度。傾斜角度傳感器系列傾斜角度傳感器根據汽車行業的可靠性、穩定性要求所設計、生產和測試的。系列傾斜角度傳感器具有顯著的負載能力和非常好的衝擊耐久性，而不需要附加的其他器件。傾角傳感器是模擬加速度傳感器產品中的一員，與加速度傳感器完全兼容。

傾角傳感器可以調節輸出頻率，內置零位調整，可以根據要求定製零位調整按鈕，從而實一定的角度置零的功能。這對於要測量相對傾角的場合非常有用，使用完畢後可以重新回歸零位。傾角傳感器在這種場合使用，只要將傳感器固定在一定的平面，測量前使用零位按鈕實現清零功能，傳感器在此之後讀出來的數據就是相對於該平面的相對傾角。

濾波功能

當要求輸出比較穩定時，建議使用比較平緩的輸出，以使輸出的值趨向平和，而變化不至於太劇烈。如果要求非常及時的輸出，比如在測量有較高頻率的振動的場合，可以使用高頻輸出，不過，輸出會因為響應時間非常短而不穩定。同時，可以使用內部濾波功能，以實現在振動場合測量傾角的目標。

傾角測量

通過雙軸的配合，其原理是用歐拉角的形式表示一個坐標系的轉動，可以實現360度傾角的測量。產品已經非常穩定。在一些需要進行全量程傾角測量的場合，選擇360度產品是比較理想的。

應用案例

1.應用於農用翻斗車

由於翻斗車通常會在有一定坡度的環境中工作，所以大量的翻斗車生產廠家都在車上裝有一個雙軸的傾角傳感器，並設計有專門的顯示儀表顯示傳感器測量出來的角度，為駕駛員安全駕駛提供可靠的參考數據。不僅如此，當翻斗車在相對水平的公路上行駛時，傾角傳感器也能測量到當前行駛時的傾斜角度，為車體結構的微量改變提供準確的參考數據。

2.應用於塔式起重機

在塔式起重機防傾翻監控儀中，其中主要的一部分是傾角傳感器。傾角傳感器的作用在於實時測量塔身傾斜的角度。由於塔身頂端的傾角變化很小，傾角傳感器採樣頻率要在0.5-10Hz範圍內，測量精度高於0.05度。同時要過濾掉塔頂震動引起的噪聲、保證通信可靠、判斷準確。

3.應用於板式傳送機

在板式傳送機安裝過程中，可以將傾角傳感器安裝於傳送機的頂部，可以直接測量出傳送機的當前傾斜角度大大簡化了安裝過程，在使用過程中，可以利用軟件還設置報警角度，省時省心。由此可以看出，藉助傾角傳感器代替以前憑經驗安裝，大大提高了板式傳送機的安裝速度和工作效率。

4.應用於數控機床

在數控機床零件加工的過程中，怎麼保證加工的幾何精度呢。這就取決於數控機床的幾何精度的，數控機床的幾何精度綜合反映機床的關鍵零部件組裝後的幾何形狀誤差,而傾角傳感器是控制數控機床幾何精度的最佳選擇。

數控機床的幾何精度檢查包括：工作檯面的平面度、各坐標方向移動的相互垂直度、X坐標方向移動時工作檯面的平行度、Y坐標方向移動時工作服台面的平行度等方面，通常在這些的檢查項目中使用水準儀，但隨着科技的發展，傳感器技術的提高，在數控機床的幾何精度檢查中逐漸開始使用傾角傳感器來對平面度和垂直度的檢查，傾角傳感器不僅能夠得知平面是否水平或垂直，還能定量的知道水平或垂直到什麼程度，更好的為機床的幾何精度進行檢查。

參考來源

北微傳感傾角傳感器BWS2000精度標定