傾角傳感器是一種基于加速度原理的用于準靜態測量的傳感器件,主要用于對一些平臺、平面的傾斜趨勢或者狀態進行測量或者監測。單從測量的功能來看并不復雜,然而真正在實際應用的選型過程中,很多用戶包括一些技術人員都會出現問題。其中,zui主要的是傾角傳感器可行性和測量軸數的問題。造成這些問題的原因是對傾角傳感器原理和參數解讀不夠透徹而帶來的,下面就這兩個問題進行簡單分析,旨在幫助相關用戶對傾角傳感器的選用有一些基本的了解。
傾角傳感器的原理及可行的應用
要熟練判斷傾角傳感器在相關應用中的可行性,首先就必須對其工作原理有一個清晰透徹的認識。傾角傳感器是基于加速度測量的原理是沒錯,但為什么它不能與加速度傳感器一樣用于動態環境下的測量呢?下面我們從傾角的測量原理對此進行解釋。
由于測量技術是機密信息,因此我們不可能透析傾角傳感器的具體測量過程,但卻不難發現幾乎所有的原理都指向“擺動”的說法。那么,我們就從zui基本的方面來看看這種方法是如何測量傾角的。下圖為傾角傳感器測量原理簡圖,其中測量元件M能夠隨傾角傳感器發生傾斜,假設圖中此時傾角傳感器與水平的夾角為θ,并且處于平衡狀態,那么此時測量元件M重力在垂直于傾斜面上的重力分量。
由于測量元件質量已知,因此,只要測出分力F1就能根據反三角函數關系式得到當前的傾斜角度。
從上面不難發現,要保證測量成功就要使得當前狀態能夠維持平衡;其次,角度是通過測量重力分力得到的即重力加速分量。所以說,傾角傳感器是基于加速度測量原理,并且只能用于靜態或者準靜態的測量。因為一旦變化的頻率過大,自然就不滿足“平衡”這一先決條件。
傾角傳感器的測量軸
傾角傳感器按測量軸可分為單軸和雙軸傾角傳感器,然而使用者經常搞不清單軸與雙軸的區別及各自的應用場合;甚至會問到為什么沒有三軸傾角傳感器。要回答這些問題,首先得明白單雙軸各自是怎么回事。所謂單軸傾角傳感器是指所測量的傾斜面只會繞一個軸方向發生傾斜。
以X軸單軸傾角傳感器為例,傳感器的測量面只能與X軸有夾角,傾斜面是固定在一條軸線(Y軸)進行轉動的。同理,Y軸單軸傾角傳感器是以X軸為固定軸進行旋轉的。雙軸傾角傳感器的傾斜面則可以與X、Y軸都有夾角,也可只與其中一個軸有夾角,下圖右側所示為雙軸傾角傳感器傾斜面一般情況。
從上面單軸與雙軸傾角傳感器的對比分析中可以看出,雙軸傾角傳感器的傾斜面的活動部分是一個點或者線,而單軸則只能是一條線。例如,豎直墻面的傾斜就是以墻體與地基結合線為活動部位,此時可用單軸;而一個豎直桿發生緩慢傾倒的過程,是以接觸點為活動部位,因此,需要用雙軸傾角傳感器進行測量。其實在豎直桿發生傾斜的過程中,無論朝哪個方向傾斜,有一點可以肯定,那就是傾斜后位置與原位置夾角就是傾斜面與水平面的夾角,此角可能只是單個X或者Y軸傾角,也可能兩者都有,這也是為什么只能用雙軸傾角傳感器進行測量。至于為什么沒有三軸傾角傳感器,這是因為當一個傾斜面與X、Y軸的傾斜角度確定了時,傾斜面也就固定下來了,沒有變動的可能性,即Z軸的夾角也是確定值。
傾角傳感器的原理及可行的應用
要熟練判斷傾角傳感器在相關應用中的可行性,首先就必須對其工作原理有一個清晰透徹的認識。傾角傳感器是基于加速度測量的原理是沒錯,但為什么它不能與加速度傳感器一樣用于動態環境下的測量呢?下面我們從傾角的測量原理對此進行解釋。
由于測量技術是機密信息,因此我們不可能透析傾角傳感器的具體測量過程,但卻不難發現幾乎所有的原理都指向“擺動”的說法。那么,我們就從zui基本的方面來看看這種方法是如何測量傾角的。下圖為傾角傳感器測量原理簡圖,其中測量元件M能夠隨傾角傳感器發生傾斜,假設圖中此時傾角傳感器與水平的夾角為θ,并且處于平衡狀態,那么此時測量元件M重力在垂直于傾斜面上的重力分量。
由于測量元件質量已知,因此,只要測出分力F1就能根據反三角函數關系式得到當前的傾斜角度。
從上面不難發現,要保證測量成功就要使得當前狀態能夠維持平衡;其次,角度是通過測量重力分力得到的即重力加速分量。所以說,傾角傳感器是基于加速度測量原理,并且只能用于靜態或者準靜態的測量。因為一旦變化的頻率過大,自然就不滿足“平衡”這一先決條件。
傾角傳感器的測量軸
傾角傳感器按測量軸可分為單軸和雙軸傾角傳感器,然而使用者經常搞不清單軸與雙軸的區別及各自的應用場合;甚至會問到為什么沒有三軸傾角傳感器。要回答這些問題,首先得明白單雙軸各自是怎么回事。所謂單軸傾角傳感器是指所測量的傾斜面只會繞一個軸方向發生傾斜。
以X軸單軸傾角傳感器為例,傳感器的測量面只能與X軸有夾角,傾斜面是固定在一條軸線(Y軸)進行轉動的。同理,Y軸單軸傾角傳感器是以X軸為固定軸進行旋轉的。雙軸傾角傳感器的傾斜面則可以與X、Y軸都有夾角,也可只與其中一個軸有夾角,下圖右側所示為雙軸傾角傳感器傾斜面一般情況。
從上面單軸與雙軸傾角傳感器的對比分析中可以看出,雙軸傾角傳感器的傾斜面的活動部分是一個點或者線,而單軸則只能是一條線。例如,豎直墻面的傾斜就是以墻體與地基結合線為活動部位,此時可用單軸;而一個豎直桿發生緩慢傾倒的過程,是以接觸點為活動部位,因此,需要用雙軸傾角傳感器進行測量。其實在豎直桿發生傾斜的過程中,無論朝哪個方向傾斜,有一點可以肯定,那就是傾斜后位置與原位置夾角就是傾斜面與水平面的夾角,此角可能只是單個X或者Y軸傾角,也可能兩者都有,這也是為什么只能用雙軸傾角傳感器進行測量。至于為什么沒有三軸傾角傳感器,這是因為當一個傾斜面與X、Y軸的傾斜角度確定了時,傾斜面也就固定下來了,沒有變動的可能性,即Z軸的夾角也是確定值。
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