傾角傳感器又稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計,經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平角度變化測量,水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀是自動化和電子測量技術發(fā)展的結果。作為一種檢測工具,它已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鉆井、航空航海、工業(yè)自動化、智能平臺、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。電子水平儀是一種非常精確的測量小角度的檢測工具,用它可測量被測平面相對于水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。
傾角傳感器工作原理簡介
本質上,傾角傳感器要測量加速度,特別是重力加速度,因此其內部集成了加速度傳感芯片。
該傳感芯片由一個MEMS傳感部件以及外圍信號處理電路組成。MEMS傳感部件示意圖如下:
MEMS傳感部件中的藍色部分是可移動的,而紅色部分是固定的。在加速或減速時,藍色部分將向左或向右移動,藍色和紅色部分之間的電容則隨之改變。通過測量電容C1和C2即可確定加速度。如下圖所示:
也就是說,在被測物傾斜時會產(chǎn)生的加速或減速,令MEMS傳感部件中可移動部分向一側移動,圖示如下:
從該原理中可以看到,在測量過程中MEMS傳感部件對震動會很敏感,被測物體的震動會影響測量結果。所以必須加入濾波器,消除一定頻率之外的干擾。
傾角傳感器的應用場合
1. 傾角傳感器應用—軌檢儀,用于實時檢測鐵道的傾斜度和高度差。
2. 傾角傳感器應用—基槽清平機,用于地基基槽和農田地面平整。對平整度進行監(jiān)測和控制。
3. 傾角傳感器應用—水田平地機,用于南方水田土壤平整,水田精細平整技術是在水稻生產(chǎn)過程中節(jié)約灌溉用水、提高肥料利用率、抑制雜草生長,提高水稻產(chǎn)量、減少生產(chǎn)成本的重要措施。
4. 傾角傳感器應用—車載光電跟蹤設備上,在光電跟蹤設備基座上安裝雙軸傾角傳感器,實時監(jiān)測基座的水平度,保證車載光電跟蹤設備高精度工作。
5. 傾角傳感器應用—城市管道機器人;
6. 傾角傳感器應用—船舶氣囊下水過程中;
7. 傾角傳感器應用—船載水平平臺上,用于船載衛(wèi)星跟蹤天線的底座,以保持天線始終處于水平狀態(tài),對平臺進行實時控制,可以隔離船體的俯仰和橫滾運動,使平臺處于水平;
8. 傾角傳感器應用—大型光電設備基準平面自動調平系統(tǒng)上,由安裝在基座上的傾角傳感器檢測基準平面的傾角大小及方向,將此角度根據(jù)調平算法換算為若干個機械支腿的伸長量,驅動機械支腿伸長使基準平面達到水平;
9. 傾角傳感器應用—大型鋪管船吊鉤擺動進行監(jiān)測和調整;
10 傾角傳感器應用—陸地大型吊車上;
11. 傾角傳感器應用—電視塔;
12. 傾角傳感器應用—潛艇上水平臺校準上,羅經(jīng)、計程儀都對水平度要求很高,便攜式水平校準儀;
13. 傾角傳感器應用—電動車蹺蹺板上;
14. 傾角傳感器應用—飛艇姿態(tài)控制上,用于深林火災監(jiān)測,確保紅外線成像及其他精密儀器采集數(shù)據(jù)的準確性;
15. 傾角傳感器應用—無人機上,實時獲取無人接姿態(tài)信息,確保安全準確飛行;
16. 傾角傳感器應用—測斜儀上;
17. 傾角傳感器應用—山體滑坡監(jiān)測上;
18. 傾角傳感器應用—水平校正儀;
19. 傾角傳感器應用—火炮上,火炮射擊時對炮床傾角的要求很高,利用傳感器設計的數(shù)字式象限儀,可明顯提高規(guī)正炮床的速度,降低操作難度;
20. 傾角傳感器應用—火炮野外作業(yè)時調平系統(tǒng)上;
21. 傾角傳感器應用—衛(wèi)星姿態(tài)控制上;
22. 傾角傳感器應用—頂橋施工上;
23. 傾角傳感器應用—人體上肢動作輸入設備上;
24. 傾角傳感器應用—工廠,工廠中很多地方都能用到傾角傳感器,如:鋼鐵工廠里鑄造的鐵皮表面的平滑度以及工廠煙筒的傾斜度等;
25. 傾角傳感器應用—山體,可以用來檢測山體的傾斜角度、山體滑坡等自然災害的發(fā)生;
26. 傾角傳感器應用—鐵路,鐵路行業(yè)可以用來測量鐵軌的平滑度、高速列車車體傾斜度的測量以及鐵軌旁的信號塔的傾斜角度;
27. 傾角傳感器應用—隧道,可以在隧道建設中測量隧道的水平度等;
28. 傾角傳感器應用—船舶業(yè),船舶業(yè)上一般使用傾角傳感器來檢測船體本身在運行過程中的傾斜情況,防止由于傾斜度過大而導致翻船現(xiàn)象;
29. 傾角傳感器應用—機械安裝,用于大理石平臺水平的調整、零位的校準、機床的調平等;
30. 傾角傳感器應用—建筑業(yè),建筑業(yè)對水平和垂直的要求比較高,所以在建筑業(yè)傾角傳感器使用的空間很大,使用的地方也比較多,但目前的使用量較少,有待進一步市場的開發(fā);
31. 傾角傳感器應用—醫(yī)療事業(yè),普遍應用在醫(yī)療器械和人體檢測等方面;
32. 傾角傳感器應用—橋梁鋪設,主要用于橋梁的設計和建設;
33. 傾角傳感器應用—水壩建設,在水壩建設中用于水壩的監(jiān)測,實時監(jiān)測水壩的位移和水壩收沖擊之后微小傾斜的角度;
34. 傾角傳感器應用—汽車行業(yè),可用于汽車的四個輪輪胎的定位以及防盜系統(tǒng),也可用于各種通訊車和工程車傾斜角度的監(jiān)測,甚至是車載的天線定位以及地面的導航系統(tǒng);
35 傾角傳感器應用—核工業(yè)和航天事業(yè),可以應用在探測衛(wèi)星中,實時體統(tǒng)探測衛(wèi)星本體傾斜的角度和運行的狀況。