角度计量是
几何量计量的重要组成部分。角度量的范围广,
平面角按平面所在的
空间位置可分为:在
水平面内的
水平角(或称
方位角),在垂直面内的
垂直角(或
倾斜角),
空间角是水平角和垂直角的合成;按量程可分为圆周
分度角和
小角度;按
标称值可分为定角和
任意角;按
组成单元可分为线角度和面角度;按形成方式可分为固定角和动态角,固定角是指加工或装配成的零组件角度,仪器转动后恢复至静态时的角位置等;动态角是指物体或系统在运动过程中的角度,如卫星轨道对地球
赤道面的夹角,
精密设备主轴转动时的
轴线角漂移,
测角设备在一定
角速度和角
加速度运动时,输出的实时角度信号等。
理论基础是
牛顿第二定律:根据基本的物理原理,在一个系统内部,速度是无法测量的,但却可以测量其
加速度。如果
初速度已知,就可以通过积分算出线速度,进而可以计算出直线位移,所以它其实是运用
惯性原理的一种
加速度传感器。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
倾斜角了。一般意义上的倾角传感器是
静态测量或者准静态测量,一旦有外界加速度,那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度,故而计算出来的角度就
不准确了,因此,常用的做法是增加mems
陀螺芯片,并采用优先的卡尔曼滤波算法。加速度3个轴,
陀螺仪3个轴,所以这类产品也叫6轴或VG(vertical gyro)。
随着MEMS 技术的发展,
惯性传感器件在过去的几年中成为最成功,应用最广泛的
微机电系统器件之一,而微
加速度计(microaccelerometer)就是惯性传感器件的杰出代表。作为最成熟的惯性传感器应用,在的MEMS 加速度计有非常高的
集成度,即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。
倾角传感器把
MCU,MEMS加速度计,模数转换电路,通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。可以直接输出角度等倾斜数据,让人们更方便的使用它。
硅
微机械传感器测量(MEMS)以
水平面为参面的双轴倾角变化。输出角度以
水准面为参考,
基准面可被再次校准。数据方式输出,接口形式包括RS232、RS485和可定制等多种方式。抗外界电磁干扰能力强。 承受冲击振动10000G。
倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如,高精度激光仪器水平、工程
机械设备调平、远距离
测距仪器、高空平台
安全保护、定向
卫星通讯天线的
俯仰角测量、船舶航行姿态测量、
盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射
角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。
高精度
单轴倾斜
角度传感器以基于电容式3D-
MEMS技术的单轴倾斜角度传感器,在
全温区都能表现出它的可靠性,超凡的稳定性及史无前例的高精度。倾斜角度传感器系列倾斜角度传感器根据汽车行业的可靠性、稳定性要求所设计、生产和测试的。系列倾斜角度传感器具有显著的
负载能力和非常好的冲击
耐久性,而不需要附加的其他器件。倾角传感器是模拟
加速度传感器产品中的一员,与加速度传感器完全兼容。
倾角传感器可以调节
输出频率,内置零位调整,可以根据要求定制零位调整按钮,从而实一定的角度置零的功能。这对于要测量相对倾角的场合非常有用,使用完毕后可以重新回归零位。倾角传感器在这种场合使用,只要将传感器固定在一定的平面,测量前使用零位按钮实现清零功能,传感器在此之后读出来的数据就是相对于该平面的相对倾角。
当要求输出比较稳定时,建议使用比较平缓的输出,以使输出的值趋向平和,而变化不至于太剧烈。如果要求非常及时的输出,比如在测量有较高频率的振动的场合,可以使用高频输出,不过,输出会因为
响应时间非常短而不稳定。同时,可以使用内部滤波功能,以实现在振动场合测量倾角的目标。
通过双轴的配合,其原理是用
欧拉角的形式表示一个
坐标系的转动,可以实现360度倾角的测量。产品已经非常稳定。在一些需要进行全量程倾角测量的场合,选择360度产品是比较理想的。
由于翻斗车通常会在有一定坡度的环境中工作,所以大量的翻斗车生产厂家都在车上装有一个双轴的倾角传感器,并设计有专门的
显示仪表显示
传感器测量出来的角度,为驾驶员安全驾驶提供可靠的
参考数据。不仅如此,当翻斗车在相对水平的公路上行驶时,倾角传感器也能测量到当前行驶时的倾斜角度,为
车体结构的微量改变提供准确的参考数据。
在
塔式起重机防倾翻监控仪中,其中主要的一部分是倾角传感器。倾角传感器的作用在于
实时测量塔身倾斜的角度。由于塔身顶端的倾角变化很小,倾角传感器
采样频率要在0.5-10Hz范围内,
测量精度高于0.05度。同时要过滤掉塔顶震动引起的噪声、保证通信可靠、判断准确。
在板式传送机安装过程中,可以将倾角传感器安装于传送机的顶部,可以
直接测量出传送机的当前倾斜角度大大简化了安装过程,在使用过程中,可以利用软件还设置报警角度,省时省心。由此可以看出,借助倾角传感器代替以前凭经验安装,大大提高了板式传送机的安装速度和
工作效率。
在
数控机床零件加工的过程中,怎么保证加工的几何精度呢。这就取决于数控机床的几何精度的,数控机床的几何精度综合反映机床的
关键零部件组装后的几何
形状误差,而倾角传感器是控制数控机床几何精度的最佳选择。
数控机床的几何
精度检查包括:工作台面的
平面度、各
坐标方向移动的相互
垂直度、X坐标方向移动时工作台面的
平行度、Y坐标方向移动时
工作服台面的平行度等方面,通常在这些的检查项目中使用
水准仪,但随着科技的发展,
传感器技术的提高,在数控机床的几何精度检查中逐渐开始使用倾角传感器来对平面度和垂直度的检查,倾角传感器不仅能够得知平面是否水平或垂直,还能定量的知道水平或垂直到什么程度,更好的为机床的几何精度进行检查。