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传感百科

物体倾斜角度传感器

发布时间:2024-02-19 来源:欣仰邦

倾斜传感器是检测被测物体倾斜度的装置。测量相对于水平位置的倾斜度并检测被测物体的倾斜度、角度和坡度。倾斜传感器是一种检测物体倾斜的装置。基于重力测量相对于水平位置的倾斜度，并显示物体的倾斜度、角度和坡度。倾斜传感器也称为倾斜传感器或角度传感器。严格来说，倾斜传感器仅指检测倾斜的部分，也有添加电子设备来调节输入和输出的倾斜计。

倾斜传感器的使用

倾斜传感器用于检测倾斜并使用该数据来控制姿势。具体用于保持工程机械装载平台水平、检测起重机倾斜、调整汽车前灯照射角度等。它还用于检查土地和房间的水平，并自动旋转智能手机屏幕。

严格来说，倾斜传感器仅指检测倾斜的元件；如果加上电子设备来调节输入和输出，则称为倾斜计。然而，通常包括输入/输出设备和计算设备的设备也被称为倾斜传感器。

倾斜传感器原理

倾斜传感器是一种通过在物体倾斜时产生电输出来检测物体倾斜的装置。由于倾斜可能沿一轴、二轴和三轴发生，因此根据要检测的倾斜轴的数量选择倾斜传感器非常重要。

此外，近年来，倾斜传感器已从常用的在检测到倾斜时打开和关闭的开关型传感器转变为结合传感技术的传感器。检测倾斜传感器倾斜的方法包括电解质型和MEMS型，这两种方法从一开始就被使用。近年来，MEMS方法在精度和响应时间方面已成为主流。

1.电解质倾斜传感器（电容倾斜传感器）

电解质型倾斜传感器利用液体表面始终水平的特性，并通过电容的变化来检测液体的倾斜。具体而言，是在具有长度的一半左右的深度的空腔的筒状体内封入电解液（导电性液体），并且密封在长度方向上相对的电极板的结构。

换句话说，相应的电极大约其一半长度浸入电解质中。当圆柱体沿其长度方向倾斜并在电极板之间施加电压时，腔内的电解液保持水平，导致相对电极浸入液体的部分存在差异，电路中的内阻发生变化。电解质倾斜传感器的倾斜检测是通过检测该电路的内阻变化并将其转换为角度来执行的。

但缺点是响应时间比较慢，液位容易受振动影响。电解质倾斜传感器可以通过布置两对彼此垂直的检测电极来检测两个轴上的倾斜。

2. MEMS（微机电系统）倾斜传感器

MEMS倾斜传感器是利用微机电系统技术的倾斜传感器。通过因倾斜而导致的部件弯曲来检测倾斜，从而产生电输出。 MEMS倾斜传感器具有固定在主体内部的一对固定电极以及由弹簧支撑在该对固定电极之间的可动电极。

当MEMS倾斜传感器绕固定电极和可动电极的支撑方向倾斜时，固定电极不移动而可动电极沿传感器倾斜的方向移动。即，各固定电极与可动电极之间的电容发生变化。 MEMS 倾斜传感器的机制是检测电容的变化并将其转换为角度。

通过将可移动电极垂直于 XY 方向放置并将每个可移动电极夹在一对固定电极之间，可以检测两个轴上的倾斜。

3.其他方法

倾斜传感器中使用的其他方法包括摆锤和石英。

摆锤型倾斜传感器

摆锤型倾斜传感器在主体内部具有摆锤和磁阻元件等检测部。摆锤倾斜传感器检测主体倾斜时摆锤运动引起的磁场变化，并将其计算为倾斜角度。

晶体倾斜传感器

晶体倾斜传感器是一种利用晶体谐振器特性的高灵敏度倾斜传感器。由晶体制成的悬臂和保持部在一端彼此相对地固定，并且电极设置在悬臂和保持部的每一个上。

当传感器倾斜时，保持部分不会弯曲，而悬臂会弯曲。当悬臂弯曲时，电极板之间的距离发生变化，电容也发生变化，而晶体倾斜传感器的机制是测量电容作为频率的变化。电容到频率的转换是通过将倾斜传感器与晶体振荡器和振荡电路相结合来实现的。

有关倾斜传感器的其他信息

加速度计

与倾斜传感器类似，作为检测倾斜的传感器有加速度传感器。倾斜传感器本身输出倾斜角度信息。由于其低频波动，它对于测量慢运动或静止条件下的倾角非常有效。另一方面，加速度传感器是检测施加到物体的加速度的传感器。

加速度计利用牛顿运动定律，该定律指出作用在物体上的加速度与外力成正比，用于测量加速度本身或检测外力的施加。由于它本身可以检测加速度，因此可用于重力测量、地震测量等。此外，由于可以检测外力的施加，因此除了重力方向之外，还可以检测前后左右方向的运动，例如倾斜、振动、移动、冲击和跌落。与倾斜传感器相比，它具有更宽的频带，还可以测量快速运动。

由于这种差异，例如，使用倾斜传感器来防止起重机和其他建筑车辆翻倒。另一方面，加速度计用于例如改变智能手机的垂直和水平显示以适应使用环境的应用中。

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