森瑟科技傾角傳感器原理及其應用詳解

隨著生產和科學的不斷發展，角度測量越來越廣泛的應用于工業科研等各領域，隨著技術水平和測量準確度也在不斷提高。 市場對于傳感器的需求也是越來越大，單從定義上來看傾角傳感器是用來測量相對于水平面的傾角變化量，換句話說傾角傳感器其實是運用慣性原理的一種加速度傳感器 。

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。

傾角傳感器經常用于系統的水平距離和物體的高度的測量，從工作原理上可分為固體擺式、液體擺式、氣體擺式三種傾角傳感器，這三種傾角傳感器都是利用地球萬有引力的作用，將傳感器敏感器件對大地的姿態角，即與大地引力的夾角 (傾角)這一物理量，轉換成模擬信號或脈沖信號。

傾角傳感器

如圖所示，其由擺錘、擺線、支架組成，擺錘受重力G和擺拉力T的作用，其合外力

F =G sinθ=mg sinθ

式中的θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度范圍內測量時，可以認為F與θ成線性關系。如應變式傾角傳感器就是基于此原理。

傾角傳感器用于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、高空平臺安全保護、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、雷達車輛平臺檢測、衛星通訊車姿態檢測等等。

海事地理

山體滑坡，雪崩——雙軸傾角傳感器配合液位傳感器用于山體滑坡或雪崩監測，通過無線傳感系統將數據傳輸到控制系統，實時監測山體狀態，可以有效減小山體滑坡帶來的損失。

建筑工程

高層建筑安全監測——目前世界上摩天大樓越來越多，為了監測大樓的安全性能，可以應用高精度的伺服傾角傳感器，該系列傾角傳感器可以感應微小角度的變化，可以用于大樓擺幅、震動、傾斜等監測。

水庫大壩

大壩安全監測——大壩垮塌事故已經發生多次，為了及時發出預警信號，減少財產損失，通過傾角傳感器的監測、觀測儀器和設備，以及時取得反映大壩和基巖性態 變化以及環境對大壩作用的各種數據的觀測和資料處理等工作。其目的是分析估計大壩的安全程度，以便及時采取措施，設法保證大壩安全運行。

挖掘機械

挖掘機——為了實現挖掘機的三維空間定位，在安裝工作裝置各關節角度傳感器的基礎上，又安裝平臺回轉角度檢測裝置和平臺傾角傳感器，并在斗桿上安裝激光接 收儀用于檢測地面激光發射器發射的水平機關相對于接收儀零位的高度。建立挖掘機的運動學模式，推導車體相對于大地的坐標變換矩陣，即完成三維空間的車體定 位，并得到常用簡單的車體高程定位公式，實現挖掘機挖掘軌跡的三維空間定位為實現挖掘機的三維空間軌跡精確與挖掘機深度控制打下基礎。

現代汽車

汽車四輪定位——隨著電子技術的發展和應用，汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側向傾斜角度傳感器的應用是防止汽車在行駛中發生傾翻事故的一種 有效方法。是提高汽車安全性的重要措施，特別是越野車。雙層客車等重心較高的汽車更有必要性。汽車傾翻的實質是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩定力矩，當重心高度一定時，傾斜力矩油傾翻力(向外的側向力)決定。

機器人

機器人——近年來機器人技術發展很快，歐美等工業發達國家早就開始對各種機器人進行系統的研究，隨著科技的進步和時間的推移，取得了大量的研究成果。我們知道機器人上應用了大量的傳感器，其中傾角傳感器可以實時監測機器人的狀態。

鐵路鐵軌

軌檢儀：目前的軌道測量方式智能程度差,測量精度低,操作時間長,迫切需要設計一種適用于一般使用的便攜式智能化軌道檢測儀傾角傳感器用于軌檢儀，用于實時檢測鐵道的傾斜度和高度差。

森瑟科技開發超高精度傾角傳感器T223

T223型雙軸傾角傳感器在較寬的操作溫度范圍內依然具有 較高的測量精度。該產品內部采用高速微處理芯片對信號進 行線性調制和溫度補償。這種全流程校準的傾角傳感器可定 制成數字輸出，如：RS232、RS485和CAN輸出信號。T223傾角傳感器 主要面向平臺校準、塔架監控、翻轉保護、傾斜報警等領域的 應用。快速的響應時間和優良的精度使得該傳感器成為移動 平臺設備監測的理想選擇。該系列產品具有精確的信號處理 功能，包括零點/靈敏度溫度補償。內置集成的高階濾波器保 證信號品質，并允許傳感器在有噪聲的環境中使用（如振動 環境）。該系列產品可以根據應用環境來調整傳感器出廠設 定，以提供的使用性能。也可以根據現場安裝要求進行 安裝，電纜和連接器的定制。堅固的氧化鋁合金外殼耐受油、 油脂和燃料侵蝕。因此，該傳感器非常適用于戶外和嚴酷的 工業環境使用。

特點： ? 信號分辨率 ? 輸出長期穩定 ? 寬供電范圍 ? 雙軸向輸出 ? 低功耗 ? 惡劣環境適用

應用： ? 風機晃動傾角 ? 地質勘探/預警 ? 飛行器測試 ? 高層建筑監測 ? 鉆井平臺