傾角傳感器的工作原理
傾角傳感器可以用來測量相對于水平面的傾角變化量。理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律,根據(jù)基本的物理原理,在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)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,就可以通過積分計(jì)算出線速度,進(jìn)而可 ..
傾角傳感器可以用來測量相對于水平面的傾角變化量。理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律,根據(jù)基本的物理原理,在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)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,就可以通過積分計(jì)算出線速度,進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器。 當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用,那么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。 隨著MEMS 技術(shù)的發(fā)展,慣性傳感器件在過去的幾年中成為最成功,應(yīng)用最廣泛的微機(jī)電系統(tǒng)器件之一,而微加速度計(jì)(microaccelerometer)就是慣性傳感器件的杰出代表。作為最成熟的慣性傳感器應(yīng)用,現(xiàn)在的MEMS 加速度計(jì)有非常高的集成度,即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個(gè)芯片上。 傾角傳感器把MCU,MEMS加速度計(jì),模數(shù)轉(zhuǎn)換電路,通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面?梢灾苯虞敵鼋嵌鹊葍A斜數(shù)據(jù),讓人們更方便的使用它。 其特點(diǎn)是:硅微機(jī)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(zhǔn)面為參考,基準(zhǔn)面可被再次校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)方式輸出,接口形式包括RS232、RS485和可定制等多種方式?雇饨珉姶鸥蓴_能力強(qiáng)。承受沖擊振動(dòng)10000G。 傾角傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量,從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”三種傾角傳感器,下面就它們的工作原理進(jìn)行介紹。 就基于固體擺、液體擺及氣體擺原理研制的傾角傳感器而言,它們各有所長。在重力場中,固體擺的敏感質(zhì)量是擺錘質(zhì)量,液體擺的敏感質(zhì)量是電解液,而氣體擺的敏感質(zhì)量是氣體。 氣體是密封腔體內(nèi)的唯一運(yùn)動(dòng)體,它的質(zhì)量較小,在大沖擊或高過載時(shí)產(chǎn)生的慣性力也很小,所以具有較強(qiáng)的抗振動(dòng)或沖擊能力。但氣體運(yùn)動(dòng)控制較為復(fù)雜,影響其運(yùn)動(dòng)的因素較多,其精度無法達(dá)到軍用武器系統(tǒng)的要求。 固體擺傾角傳感器有明確的擺長和擺心,其機(jī)理基本上與加速度傳感器相同。在實(shí)用中產(chǎn)品類型較多如電磁擺式,其產(chǎn)品測量范圍、精度及抗過載能力較高,在武器系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。 液體擺傾角傳感器介于兩者之間,但系統(tǒng)穩(wěn)定,在高精度系統(tǒng)中,應(yīng)用較為廣泛。 |
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