傾角傳感器 簡介

1、傾角傳感器傾角傳感器的定義傾角傳感器的原理應用一、傾角傳感器的定義理論基礎是牛頓第二定律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。二、基本原理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

2、件對大地的姿態(tài)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。1，固體擺式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 sin=mg sin式中的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與成線性關系如應變式傾角傳感器就是基于此原理。2. 液體擺式傾角傳感器液體擺的結構原理是在玻璃殼體內裝有導電液，并有三根鉑電極和外部相連接，三根電極相互平行且間距相等，如圖所示。當殼體水平時，電極插入導電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻RI和

3、RIII。若液體擺水平時，則RIRIII。當玻璃殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發(fā)生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變。如圖所示，左邊電極浸入深度小，則導電液減少，導電的離子數減少，電阻RI增大，相對極則導電液增加，導電的離子數增加，而使電阻RIII 減少，即RIRIII。反之，若傾斜方向相反，則RIRIII。3. 氣體擺式傾角傳感器“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成。當腔體所在平面相對水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時，熱線的阻值發(fā)生變化，并且熱線阻值的變化是角度q或加速度的函數，因而也具有擺的效應。其中熱線阻值的變化是氣體與熱線之間的能量交換引起的。

4、“氣體擺”式慣性器件的敏感機理基于密閉腔體中的能量傳遞，在密閉腔體中有氣體和熱線，熱線是唯一的熱源。當裝置通電時，對氣體加熱。在熱線能量交換中對流是主要形式。4. 固、液、氣體擺性能比較 在重力場中，固體擺的敏感質量是擺錘質量，液體擺的敏感質量是電解液，而氣體擺的敏感質量是氣體。氣體是密封腔體內的唯一運動體，它的質量較小，在大沖擊或高過載時產生的慣性力也很小，所以具有較強的抗振動或沖擊能力。 但氣體運動控制較為復雜，影響其運動的因素較多，其精度無法達到軍用武器系統的要求。 固體擺傾角傳感器有明確的擺長和擺心，其機理基本上與加速度傳感 器相同。在實用中產品類型較多如電磁擺式，其產品測量范圍、精度

5、及抗過載能力較高，在武器系統中應用也較 為廣泛。 液體擺傾角傳感器介于兩者之間,但系統穩(wěn)定，在高精度系統 中，應用較為廣泛。例：一種固體擺電容傾角傳感如圖所示，其敏感部分設計成圓弧形狀，盡管不是平行極板，但是擺錘與兩極板之間的間距是均勻一致的，絕緣層把圓弧分成X+極和X-極兩個獨立部分，且極板與擺錘的寬度是一樣的。這樣設計主要是利用擺錘受重力影響變化使擺錘與極板之間的覆蓋面積改變使傾斜角度的變化和電容量大小變化有很好的線性變化。在沒傾斜時，擺錘在兩極板的中間，即與X+極和X-極產生的電容量C0大小相等當被測物發(fā)生傾斜時，即擺錘向左擺，X+極和擺錘的正對覆蓋面積增加，而X-極和擺錘的正對覆蓋面積

6、減小。這樣電容就發(fā)生了變化。 當被測物沒傾斜時，兩極板和擺錘的電容為：當被測物發(fā)生角度傾斜時，電極之間有效覆蓋面積的變化量為：所以變化前后的電容為： 三、傾角傳感器的應用高層建筑安全監(jiān)測 目前世界上摩天大樓越來越多，為了監(jiān)測大樓的安全性能，可以應用S 高精度傾角傳感器，高精度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(jiān)測。 汽車四輪定位 隨著電子技術的發(fā)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(fā)生傾翻事過的一種有效方法。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.輸電線鐵塔傾斜智

7、能監(jiān)測 輸電線鐵塔的倒塌事件時有發(fā)生，一旦發(fā)生倒塌，將會造成巨大的損失，傾角傳感器應用于輸電線鐵塔傾斜角度監(jiān)測，可以實時監(jiān)測輸電線傾斜角度，一旦因為大風等自然災害導致傾斜角度過大，實時發(fā)出預警信號，由工作人員維修減少損失。大壩安全監(jiān)測 大壩垮塌事故已經發(fā)生過，為了及時發(fā)出預警信號，減少財產損失，通過傾角傳感器的監(jiān)測、觀測儀器和設備，以及時取得反映大壩和基巖性態(tài)變化以及環(huán)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 證大壩安全運行傾角傳感器其他應用 地理: 山體滑坡，雪崩 民用: 大壩，建筑，橋梁，玩具，報警，運輸 工業(yè)：吊車，吊架，收割機，起重機，稱重系統的傾斜補償，瀝青 機鋪路機、