kaiyun开云官网 倾角传感器原理及其应用详解

随着生产和科学的不断发展，角度测量越来越广泛的应用于工业科研等各领域，随着技术水平和测量准确度也在不断提高。 市场对于传感器的需求也是越来越大，单从定义上来看倾角传感器是用来测量相对于水平面的倾角变化量，换句话说倾角传感器其实是运用惯性原理的一种加速度传感器 。

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。当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。

倾角传感器经常用于系统的水平距离和物体的高度的测量，从工作原理上可分为固体摆式、液体摆式、气体摆式三种倾角传感器，这三种倾角传感器都是利用地球万有引力的作用，将传感器敏感器件对大地的姿态角，即与大地引力的夹角 (倾角)这一物理量，转换成模拟信号或脉冲信号。

倾角传感器

如图所示，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 =G sinθ=mg sinθ

式中的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。如应变式倾角传感器就是基于此原理。

倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、 船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。

海事地理

山体滑坡，雪崩——双轴倾角传感器配合液位传感器用于山体滑坡或雪崩监测，通过无线传感系统将数据传输到控制系统，实时监测山体状态，可以有效减小山体滑坡带来的损失。

建筑工程

高层建筑安全监测——目前世界上摩天大楼越来越多，为了监测大楼的安全性能，可以应用高精度的伺服倾角传感器，该系列倾角传感器可以感应微小角度的变化，可以用于大楼摆幅、震动、倾斜等监测。

水库大坝

大坝安全监测——大坝垮塌事故已经发生多次，为了及时发出预警信号，减少财产损失，通过倾角传感器的监测、观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态 变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计大坝的安全程度，以便及时采取措施，设法保证大坝安全运行。

挖掘机械

挖掘机——为了实现挖掘机的三维空间定位，在安装工作装置各关节角度传感器的基础上，又安装平台回转角度检测装置和平台倾角传感器，并在斗杆上安装激光接 收仪用于检测地面激光发射器发射的水平机关相对于接收仪零位的高度。建立挖掘机的运动学模式，推导车体相对于大地的坐标变换矩阵，即完成三维空间的车体定 位，并得到常用简单的车体高程定位公式，实现挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位为实现挖掘机的三维空间轨迹精确与挖掘机深度控制打下基础。

现代汽车

汽车四轮定位——随着电子技术的发展和应用，汽车的安全性、舒适性和智能性越来越高。汽车侧向倾斜角度传感器的应用是防止汽车在行驶中发生倾翻事故的一种 有效方法。是提高汽车安全性的重要措施，特别是越野车。双层客车等重心较高的汽车更有必要性。汽车倾翻的实质是：行驶中向外的倾翻力矩大于向里的稳定力矩，当重心高度一定时，倾斜力矩油倾翻力(向外的侧向力)决定。

机器人

机器人——近年来机器人技术发展很快，欧美等工业发达国家早就开始对各种机器人进行系统的研究，随着科技的进步和时间的推移，取得了大量的研究成果。我们知道机器人上应用了大量的传感器，其中倾角传感器可以实时监测机器人的状态。

铁路铁轨

轨检仪：目前的轨道测量方式智能程度差,测量精度低,操作时间长,迫切需要设计一种适用于一般使用的便携式智能化轨道检测仪倾角传感器用于轨检仪，用于实时检测铁道的倾斜度和高度差。

kaiyun开云官网 开发超高精度倾角传感器T223

T223型双轴倾角传感器在较宽的操作温度范围内依然具有 较高的测量精度。该产品内部采用高速微处理芯片对信号进 行线性调制和温度补偿。这种全流程校准的倾角传感器可定 制成数字输出，如：RS232、RS485和CAN输出信号。T223倾角传感器 主要面向平台校准、塔架监控、翻转保护、倾斜报警等领域的 应用。快速的响应时间和优良的精度使得该传感器成为移动 平台设备监测的理想选择。该系列产品具有精确的信号处理 功能，包括零点/灵敏度温度补偿。内置集成的高阶滤波器保 证信号品质，并允许传感器在有噪声的环境中使用（如振动 环境）。该系列产品可以根据应用环境来调整传感器出厂设 定，以提供的使用性能。也可以根据现场安装要求进行 安装，电缆和连接器的定制。坚固的氧化铝合金外壳耐受油、 油脂和燃料侵蚀。因此，该传感器非常适用于户外和严酷的 工业环境使用。

特点： • 信号分辨率 • 输出长期稳定 • 宽供电范围 • 双轴向输出 • 低功耗 • 恶劣环境适用

应用： • 风机晃动倾角 • 地质勘探/预警 • 飞行器测试 • 高层建筑监测 • 钻井平台