加速度傾角傳感器：依據(jù)加速度姿態(tài)角計算模塊傾角_盤點傾角傳感器的10大應用場景
傾角傳感器，是一種測量相對于水平面的傾角變化量的傳感器。
其實，傾角傳感器是運用慣性原理的一種加速度傳感器。根據(jù)基本的物理原理，在一個系統(tǒng)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。
傾角傳感器被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(wèi)星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態(tài)測量、盾構頂管應用、大壩檢測、地質設備傾斜監(jiān)測、火炮炮管初射角度測量、雷達車輛平臺檢測、衛(wèi)星通訊車姿態(tài)檢測等等。
1、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(jiān)測，通過無線傳感系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，實時監(jiān)測山體狀態(tài)，可以有效減小山體滑坡帶來的損失。
2、建筑工程
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(jiān)測。
3、水庫大壩
大壩安全監(jiān)測——大壩垮塌事故已經(jīng)發(fā)生多次，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(shù)據(jù)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。
4、挖掘機械
挖掘機——為了實現(xiàn)挖掘機的三維空間定位，在安裝工作裝置各關節(jié)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(fā)射器發(fā)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(xiàn)挖掘機挖掘軌跡的三維空間定位為實現(xiàn)挖掘機的三維空間軌跡精確與挖掘機深度控制打下基礎。
5、現(xiàn)代汽車
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(wěn)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。
6、機器人
機器人——近年來機器人技術發(fā)展很快，歐美等工業(yè)發(fā)達國家早就開始對各種機器人進行系統(tǒng)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(jiān)測機器人的狀態(tài)。
7、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。
8、輸電線塔
輸電線鐵塔傾斜智能監(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。
9、平臺控制
船載水平平臺——傾角傳感器在船載水平平臺上應用，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。
10、太陽能
太陽能——太陽能是一種清潔的能源，它的應用正在世紀范圍內普遍的增長，利用太陽能發(fā)電就是一個使用太陽能的方式，因此為了得到充足的利用太陽能，如何選擇太陽能電池方位角與傾斜角是一個重要的問題，利用傾角傳感器調整角度，將太陽能的利用率進一步提高。
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傾角傳感器
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角度計量是幾何量計量的重要組成部分。角度量的范圍廣，平面角按平面所在的空間位置可分為：在水平面內的水平角(或稱方位角)，在垂直面內的垂直角(或傾斜角)，空間角是水平角和垂直角的合成；按量程可分為圓周分度角和小角度；按標稱值可分為定角和任意角；按組成單元可分為線角度和面角度；按形成方式可分為固定角和動態(tài)角，固定角是指加工或裝配成的零組件角度，儀器轉動后恢復至靜態(tài)時的角位置等；動態(tài)角是指物體或系統(tǒng)在運動過程中的角度，如衛(wèi)星軌道對地球赤道面的夾角，精密設備主軸轉動時的軸線角漂移，測角設備在一定角速度和角加速度運動時，輸出的實時角度信號等。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。
中文名
傾角傳感器
用 途
用于系統(tǒng)的水平測量
基本原理
理論基礎是牛頓第二定律
發(fā)展歷史
隨著MEMS 技術的發(fā)展
目錄
1
基本原理
2
發(fā)展歷史
?
特點
?
用途
3
應用場合
4
應用特點
?
濾波功能
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傾角測量
5
應用案例
傾角傳感器基本原理
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傾角傳感器
理論基礎是牛頓第二定律：根據(jù)基本的物理原理，在一個系統(tǒng)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。一般意義上的傾角傳感器是靜態(tài)測量或者準靜態(tài)測量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片測出來的加速度就包含外界加速度，故而計算出來的角度就不準確了，因此，常用的做法是增加mems陀螺芯片，并采用優(yōu)先的卡爾曼濾波算法。加速度3個軸，陀螺儀3個軸，所有這里產品也叫6軸或VG（vertical gyro）。
傾角傳感器發(fā)展歷史
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隨著MEMS 技術的發(fā)展，慣性傳感器件在過去的幾年中成為最成功,應用最廣泛的微機電系統(tǒng)器件之一，而微加速度計（microaccelerometer）就是慣性傳感器件的杰出代表。作為最成熟的慣性傳感器應用，在的MEMS 加速度計有非常高的集成度，即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個芯片上。傾角傳感器把MCU，MEMS加速度計，模數(shù)轉換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面。可以直接輸出角度等傾斜數(shù)據(jù)，讓人們更方便的使用它。
傾角傳感器特點
硅微機械傳感器測量(MEMS)以水平面為參面的雙軸傾角變化。輸出角度以水準面為參考，基準面可被再次校準。數(shù)據(jù)方式輸出，接口形式包括RS232、RS485和可定制等多種方式。抗外界電磁干擾能力強。 承受沖擊振動G。
傾角傳感器用途
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(wèi)星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態(tài)測量、盾構頂管應用、大壩檢測、地質設備傾斜監(jiān)測、火炮炮管初射角度測量、雷達車輛平臺檢測、衛(wèi)星通訊車姿態(tài)檢測等等。
傾角傳感器應用場合
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角度測量，零位調整，水平調整傾角開關（十二路開關信號）安全控制，報警，監(jiān)控機械臂，大壩，建筑，橋梁角度測量對準控制，彎曲控制。初始位置控制，傾角姿態(tài)記錄儀
傾角傳感器應用特點
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高精度單軸傾斜角度傳感器以基于電容式3D-MEMS技術的單軸傾斜角度傳感器，在全溫區(qū)都能表現(xiàn)出它的可靠性，超凡的穩(wěn)定性及史無前例的高精度。傾斜角度傳感器系列傾斜角度傳感器根據(jù)汽車行業(yè)的可靠性、穩(wěn)定性要求所設計、生產和測試的。系列傾斜角度傳感器具有顯著的負載能力和非常好的沖擊耐久性，而不需要附加的其他器件。傾角傳感器是模擬加速度傳感器產品中的一員，與加速度傳感器完全兼容。
雙軸傾角傳感器
傾角傳感器可以調節(jié)輸出頻率，內置零位調整，可以根據(jù)要求定制零位調整按鈕，從而實一定的角度置零的功能。這對于要測量相對傾角的場合非常有用，使用完畢后可以重新回歸零位。傾角傳感器在這種場合使用，只要將傳感器固定在一定的平面，測量前使用零位按鈕實現(xiàn)清零功能，傳感器在此之后讀出來的數(shù)據(jù)就是相對于該平面的相對傾角。
傾角傳感器濾波功能
當要求輸出比較穩(wěn)定時，建議使用比較平緩的輸出，以使輸出的值趨向平和，而變化不至于太劇烈。如果要求非常及時的輸出，比如在測量有較高頻率的振動的場合，可以使用高頻輸出，不過，輸出會因為響應時間非常短而不穩(wěn)定。同時，可以使用內部濾波功能，以實現(xiàn)在振動場合測量傾角的目標。
傾角傳感器傾角測量
通過雙軸的配合，其原理是用歐拉角的形式表示一個坐標系的轉動，可以實現(xiàn)360度傾角的測量。產品已經(jīng)非常穩(wěn)定。在一些需要進行全量程傾角測量的場合，選擇360度產品是比較理想的。
傾角傳感器應用案例
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1.應用于農用翻斗車由于翻斗車通常會在有一定坡度的環(huán)境中工作，所以大量的翻斗車生產廠家都在車上裝有一個雙軸的傾角傳感器，并設計有專門的顯示儀表顯示傳感器測量出來的角度，為駕駛員安全駕駛提供可靠的參考數(shù)據(jù)。不僅如此，當翻斗車在相對水平的公路上行駛時，傾角傳感器也能測量到當前行駛時的傾斜角度，為車體結構的微量改變提供準確的參考數(shù)據(jù)。2.應用于塔式起重機在塔式起重機防傾翻監(jiān)控儀中，其中主要的一部分是傾角傳感器。傾角傳感器的作用在于實時測量塔身傾斜的角度。由于塔身頂端的傾角變化很小，傾角傳感器采樣頻率要在0.5-10Hz范圍內，測量精度高于0.05度。同時要過濾掉塔頂震動引起的噪聲、保證通信可靠、判斷準確。3.應用于板式傳送機在板式傳送機安裝過程中，可以將傾角傳感器安裝于傳送機的頂部，可以直接測量出傳送機的當前傾斜角度大大簡化了安裝過程，在使用過程中，可以利用軟件還設置報警角度，省時省心。由此可以看出，借助傾角傳感器代替以前憑經(jīng)驗安裝，大大提高了板式傳送機的安裝速度和工作效率。4.應用于數(shù)控機床在數(shù)控機床零件加工的過程中，怎么保證加工的幾何精度呢。這就取決于數(shù)控機床的幾何精度的，數(shù)控機床的幾何精度綜合反映機床的關鍵零部件組裝后的幾何形狀誤差,而傾角傳感器是控制數(shù)控機床幾何精度的最佳選擇。數(shù)控機床的幾何精度檢查包括：工作臺面的平面度、各坐標方向移動的相互垂直度、X坐標方向移動時工作臺面的平行度、Y坐標方向移動時工作服臺面的平行度等方面，通常在這些的檢查項目中使用水準儀，但隨著科技的發(fā)展，傳感器技術的提高，在數(shù)控機床的幾何精度檢查中逐漸開始使用傾角傳感器來對平面度和垂直度的檢查，傾角傳感器不僅能夠得知平面是否水平或垂直，還能定量的知道水平或垂直到什么程度，更好的為機床的幾何精度進行檢查。
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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)的相對角度變化測量，例如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。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...
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我們的傾角和加速度產品組合中的傳感器可以滿足您的每一項需求。
加速度傾角傳感器：加速度傳感器與傾角傳感器的這些關系，你知道嗎！慧聯(lián)科技
隨著MEMS技術的發(fā)展，慣性傳感器在近幾年中成為應用最為廣泛的微機電系統(tǒng)器件之一。慣性傳感器主要包含兩類：一類是加速度傳感器，另外一類是陀螺儀。有了加速度計和陀螺儀，就演變出各種應用系統(tǒng)，比如我們今天要談到的傾角傳感器，還有例如慣性測量單元（IMU），方位姿態(tài)參考系統(tǒng)（AHRS），慣性導航系統(tǒng)（INS）等。
傾角傳感器的原理
根據(jù)物理力學原理可以知道，當對象A與水平面有一個角度的夾角α時，根據(jù)力的分解原理，重力加速度就會有分量作用在Ax方向，且Ax=gsinα，于是傾斜角α=sin-1（Ax/g）。通過加速度傳感器測量Ax，便可以知道當前物體與水平面的傾斜角。但是，這個方程式成立的條件是對象只受到重力加速度作用。當對象做變加速運動時， Ax不僅僅受到重力加速度作用，這樣無法區(qū)別對象的靜態(tài)加速度和動態(tài)加速度，從而無法準確測量出物體的傾斜角。
作為最成熟的慣性傳感器應用，現(xiàn)在的MEMS加速度計有非常高的集成度，即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個芯片上。而傾角傳感器則是把MCU，MEMS加速度計，模數(shù)轉換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面，可以直接輸出角度傾斜數(shù)據(jù)。
LIS326H是一款小體積低成本串口輸出型雙軸傾角傳感器，輸出方式RS232、RS485或TTL電平接口標準可選。產品采用最新微機電生產工藝傾角單元，體積小、功耗低、一致性和穩(wěn)定性很高，由于是數(shù)字型傾角傳感器，線性度更容易得到修正，彌補了模擬型產品修正不夠導致的精度下降。工作溫度達到工業(yè)級別-40～+85℃，是一款性價比超高的傾角模塊。 LIS326H能實時輸出當前的姿態(tài)傾角，輸出速度能達到100次/秒，使用簡單，安裝方便。產品采用屏蔽線傳輸、抗外界電磁干擾能力強、能承受大的沖擊和震動，是工業(yè)設備，平臺測量姿態(tài)的理想選擇！
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