轻松看懂倾角传感器工作原理,倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计,常用于系统的水平角度变化测量,此类传感器过去只是简单的水泡水平仪,随着自动化和电子测量技术的发展,倾角传感器的种类也逐渐增多,从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器,下面我们了解一下它们的工作原理。固体摆式倾角传感器,固体摆在设计中普遍采用力平衡式伺服系统,如图所示,其由摆锤、摆线、支架组成, 摆锤受重力G和摆拉力T的作用,其合外力F =G sinθ=mg sinθ。其中,θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时,可以认为F与θ成线性关系,应变式倾角传感器就基于此原理。仪器具有长寿命设计,减少维护成本。深圳双护盾自动导向抗震倾斜仪供应

根据测量范围的不同,倾角传感器还可以分为单轴、双轴和三轴倾角传感器。单轴倾角传感器只能测量物体在一个平面上的倾斜角度,双轴倾角传感器可以同时测量物体在两个平面上的倾斜角度,而三轴倾角传感器可以同时测量三个维度的倾斜角度。部分有实力的厂家还研发了集成多种传感器的复合传感器,例如安锐测控用于建筑结构健康监测的静力水准仪倾角仪,可以同时测量沉降和倾角及振动,在此基础上利用多传感器数据融合技术,研究出适合在振动环境中准确测量沉降+倾斜+振动的动力水准仪。另外高精度三维倾斜角度传感器通过三角函数换算为位移数据,便可升级为测量内部三维位移的节段式位移计。天津抗粉尘抗震倾斜仪在高层建筑监测中,倾斜仪帮助评估结构安全性。

倾角传感器的工作原理,倾角传感器基于牛顿第二定律原理,通过测量重力加速度和物体相对于垂直方向的加速度,倾角传感器内的加速度计内部有多个微小的质量块。当物体没有受到外力时,重力会使加速度计指向地球的重力方向。当物体发生倾斜时,加速度计会感应到重力分量的改变,通过计算和处理这些数据,倾角仪可以准确测量出物体的倾斜度。如何把倾角的状态转化为可供识别的物理量?工程师利用倾角改变带来电容、电阻、电流及磁场改变的原理来测量倾斜角度。这类型的倾角传感器体积大、功耗高、精度低,且只能测量静态倾角。典型的电容倾角传感器的原理如图所示。
测斜仪还可以与其他边坡监测仪器结合使用,如应变计、位移计等,形成一个综合的边坡监测系统,实现对边坡变形的全方面监测。国内不少厂商根据此原理研究出适合各个行业应用的倾斜角度传感器,例如国内有名的深圳安锐科技有限公司的高精度倾角传感器,应用于我国“雪龙号”科考船等大型装备及建筑结构健康监测领域。应用原理中,无线倾角传感器获取高精度 MEMS 传感器的角度值,通过网络信号把数值传输到平台,经过分析计算,测出被测物的相对角度变化或一定角度变化。MEMS倾角传感器的应用非常普遍,关于原理介绍的资料非常多,在此不再累述。在地震监测中,抗震倾斜仪可用于观测地壳变形,为地震预警提供数据支持。

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。随着自动化和电子测量技术的发展,倾角传感器的种类也逐渐增多,从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器,接下来小明就来分别介绍一下他们的工作原理。固体摆,这是一种在设计中普遍采用力平衡式伺服系统,如图所示,其由摆锤、摆线、支架组成, 摆锤受重力G和摆拉力T的作用,其合外力F =G sinθ=mg sinθ。其中,θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时,可以认为F与θ成线性关系,应变式倾角传感器就基于此原理。普遍应用于地质监测站,为地震预警系统提供实时数据支持。天津抗粉尘抗震倾斜仪
该仪器可与其他监测系统集成,实现多参数综合监测。深圳双护盾自动导向抗震倾斜仪供应
液体摆,它的结构原理是在玻璃壳体内装有导电液,并有三根铂电极和外部相连接,三根电极相互平行且间距相等,如图所示。当壳体水平时,电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时,电极之间会形成离子电流,两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时,则RI=RIII。当玻璃壳体倾斜时,电极间的导电液不相等,三根电极浸入液体的深度也发生变化,但中间电极浸入深度基本保持不变。左边电极浸入深度小,则导电液减少,导电的离子数减少,电阻RI增大,相对极则导电液增加,导电的离子数增加,而使电阻RIII 减少,即RI>RIII。反之,若倾斜方向相反,则RI<RIII。深圳双护盾自动导向抗震倾斜仪供应