倾角传感器原理_倾角传感器原理的介绍

倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。

理论基础就是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。

如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。

从倾角传感器的分类来看倾角传感器安装轴数分类可以分为单轴和双轴两个种类，单轴和双轴分别能测量什么角度，单轴倾角传感器只可以测绕一个轴产生的角度变化，双轴可以测相对与两个轴的角度变化。

我们所说的倾角传感器可以水平安装和垂直安装，根据安装的方式不同，单轴和双轴倾角传感器测量的角度也不同，双轴可以测量翻转和俯仰角，而单轴在选择水平安装时只能测翻转角或俯仰角，如果单轴在选择垂直安装时只能测翻转角，俯仰角不可选，目前市场上单轴倾角传感器居多，且分辨率较高。

1、倾角传感器原理“固体摆”式惯性器件

固体摆在设计中广泛采用力平衡式伺服系统，如图1所示，其由摆锤、摆线、支架组成， 摆锤受重力G和摆拉力T的作用，其合外力F为：

其中，θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时，可以认为F与θ成线性关系。一般来说应变式倾角传感器就基于此原理。

2、倾角传感器原理“液体摆”式惯性器件

液体摆的结构原理是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等。

当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。

若液体摆水平时，则RI＝RIII。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变

在液体摆的应用中也有根据液体位置变化引起应变片的变化，从而引起输出电信号变化而感知倾角的变化。在实用中除此类型外，还有在电解质溶液中留下一气泡，当装置倾斜时气泡会运动使电容发生变化而感应出倾角的“液体摆”。

3、倾角传感器原理“气体摆”式惯性器件

气体在受热时受到浮升力的作用，如同固体摆和液体摆也具有的敏感质量一样，热气流总是力图保持在铅垂方向上，因此也具有摆的特性。

“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、气体和热线组成。当腔体所在平面相对水平面倾斜或腔体受到加速度的作用时，热线的阻值发生变化，并且热线阻值的变化是角度q或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中热线阻值的变化是气体与热线之间的能量交换引起的。

“气体摆”式惯性器件的敏感机理基于密闭腔体中的能量传递，在密闭腔体中有气体和热线，热线是唯一的热源。当装置通电时，对气体加热。在热线能量交换中对流是主要形式。

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