倾角传感器的工作原理及种类介绍

2021-06-28 18:35

倾角传感器的原理及分类

倾角传感器是运用惯性原理，测量相对于水平面的倾角变化量的一种加速度传感器。由于倾角传感器有着精度高，监测准确，预警及时的特点，适用于各种应用环境，基本不受外界影响，操作简单，使用方便，故被广泛用于各种测量角度的应用中。

那么今天，我们便一起来看看倾角传感器的工作原理以及常见的几种分类。

一、什么是倾角传感器？

倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于系统的水平角度变化测量，水平仪从过去简单的水泡水平仪到的电子水平仪是自动化和电子测量技术发展的结果。作为一种检测工具，它已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。电子水平仪是一种非常精确的测量小角度的检测工具，用它可测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。

二、倾角传感器的基本原理

倾角传感器的理论基础是牛顿第二定律：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。

三、常见的三种倾角传感器

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。就基于固体摆、液体摆及气体摆原理研制的倾角传感器而言，它们各有所长。

1、固体摆倾角传感器

固体摆的敏感质量是摆锤质量；固体摆倾角传感器有明确的摆长和摆心，其机理基本上与加速度传感器相同。在实用中产品类型较多如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，在武器系统中应用也较为广泛。

2、液体摆倾角传感器

液体摆的敏感质量是电解液；液体摆倾角传感器介于两者之间，但系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，且国内外产品多为此类。

3、气体摆倾角传感器

气体摆的敏感质量是气体；气体是密封腔体内的唯一运动体，它的质量较小，在大冲击或高过载时产生的惯性力也很小，所以具有较强的抗振动或冲击能力。但气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到军用武器系统的要求。