什么是傾斜傳感器？傾斜傳感器的使用

什么是傾斜傳感器？

傾斜傳感器是檢測被測物體傾斜度的裝置。

測量相對于水平位置的傾斜度并檢測被測物體的傾斜度、角度和坡度。傾斜傳感器是一種檢測物體傾斜的裝置。

基于重力測量相對于水平位置的傾斜度，并顯示物體的傾斜度、角度和坡度。傾斜傳感器也稱為傾斜傳感器或角度傳感器。嚴(yán)格來說，傾斜傳感器僅指檢測傾斜的部分，并且存在添加了電子設(shè)備來調(diào)整輸入和輸出的傾斜計(jì)。

傾斜傳感器的使用

傾斜傳感器用于檢測傾斜并使用該數(shù)據(jù)來控制姿勢。具體用于保持工程機(jī)械裝載平臺(tái)水平、檢測起重機(jī)傾斜、調(diào)整汽車前燈照射角度等。它還用于檢查土地和房間的水平，并自動(dòng)旋轉(zhuǎn)智能手機(jī)屏幕。

嚴(yán)格來說，傾斜傳感器僅指檢測傾斜的元件；如果加上電子設(shè)備來調(diào)節(jié)輸入和輸出，則稱為傾斜計(jì)。然而，通常包括輸入/輸出設(shè)備和計(jì)算設(shè)備的設(shè)備也被稱為傾斜傳感器。

傾斜傳感器原理

傾斜傳感器是一種通過在物體傾斜時(shí)產(chǎn)生電輸出來檢測物體傾斜的裝置。由于傾斜可能沿一軸、二軸和三軸發(fā)生，因此根據(jù)要檢測的傾斜軸的數(shù)量選擇傾斜傳感器非常重要。

此外，近年來，傾斜傳感器已從常用的在檢測到傾斜時(shí)打開和關(guān)閉的開關(guān)型傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合傳感技術(shù)的傳感器。檢測傾斜傳感器傾斜的方法包括電解質(zhì)型和MEMS型，這兩種方法從一開始就被使用。近年來，MEMS方法在精度和響應(yīng)時(shí)間方面已成為主流。

1.電解質(zhì)傾斜傳感器（電容傾斜傳感器） 

電解質(zhì)型傾斜傳感器利用液體表面始終水平的特性，并通過電容的變化來檢測液體的傾斜。具體而言，是在具有長度的一半左右的深度的空腔的筒狀體內(nèi)封入電解液（導(dǎo)電性液體），并且密封在長度方向上相對的電極板的結(jié)構(gòu)。

換句話說，相應(yīng)的電極大約其一半長度浸入電解質(zhì)中。當(dāng)圓柱體沿其長度方向傾斜并在電極板之間施加電壓時(shí)，腔內(nèi)的電解液保持水平，導(dǎo)致相對電極浸入液體的部分存在差異，電路中的內(nèi)阻發(fā)生變化。電解質(zhì)傾斜傳感器的傾斜檢測是通過檢測該電路的內(nèi)阻變化并將其轉(zhuǎn)換為角度來執(zhí)行的。

但缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間比較慢，液位容易受振動(dòng)影響。電解質(zhì)傾斜傳感器可以通過布置兩對彼此垂直的檢測電極來檢測兩個(gè)軸上的傾斜。

2. MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傾斜傳感器

MEMS傾斜傳感器是利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的傾斜傳感器。通過因傾斜而導(dǎo)致的部件彎曲來檢測傾斜，從而產(chǎn)生電輸出。MEMS傾斜傳感器具有固定在主體內(nèi)部的一對固定電極以及由彈簧支撐在該對固定電極之間的可動(dòng)電極。

當(dāng)MEMS傾斜傳感器繞固定電極和可動(dòng)電極的支撐方向傾斜時(shí)，固定電極不移動(dòng)而可動(dòng)電極沿傳感器傾斜的方向移動(dòng)。即，各固定電極與可動(dòng)電極之間的電容發(fā)生變化。MEMS 傾斜傳感器的機(jī)制是檢測電容的變化并將其轉(zhuǎn)換為角度。

通過將可移動(dòng)電極垂直于 XY 方向放置并將每個(gè)可移動(dòng)電極夾在一對固定電極之間，可以檢測兩個(gè)軸上的傾斜。

3.其他方法

傾斜傳感器中使用的其他方法包括擺錘和石英。

擺錘型傾斜傳感器
擺錘型傾斜傳感器在主體內(nèi)部具有擺錘和磁阻元件等檢測部。擺錘傾斜傳感器檢測主體傾斜時(shí)擺錘運(yùn)動(dòng)引起的磁場變化，并將其計(jì)算為傾斜角度。

晶體傾斜傳感器
晶體傾斜傳感器是一種利用晶體諧振器特性的高靈敏度傾斜傳感器。由晶體制成的懸臂和保持部在一端彼此相對地固定，并且電極設(shè)置在懸臂和保持部的每一個(gè)上。

當(dāng)傳感器傾斜時(shí)，保持部分不會(huì)彎曲，而懸臂會(huì)彎曲。當(dāng)懸臂彎曲時(shí)，電極板之間的距離發(fā)生變化，電容也發(fā)生變化，而晶體傾斜傳感器的機(jī)制是測量電容作為頻率的變化。電容到頻率的轉(zhuǎn)換是通過將傾斜傳感器與晶體振蕩器和振蕩電路相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。

有關(guān)傾斜傳感器的其他信息

加速度計(jì)

與傾斜傳感器類似，作為檢測傾斜的傳感器有加速度傳感器。傾斜傳感器本身輸出傾斜角度信息。由于其低頻波動(dòng)，它對于測量慢運(yùn)動(dòng)或靜止條件下的傾角非常有效。另一方面，加速度傳感器是檢測施加到物體的加速度的傳感器。

加速度計(jì)利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，該定律指出作用在物體上的加速度與外力成正比，用于測量加速度本身或檢測外力的施加。由于它本身可以檢測加速度，因此可用于重力測量、地震測量等。此外，由于可以檢測外力的施加，因此除了重力方向之外，還可以檢測前后左右方向的運(yùn)動(dòng)，例如傾斜、振動(dòng)、移動(dòng)、沖擊和跌落。與傾斜傳感器相比，它具有更寬的頻帶，還可以測量快速運(yùn)動(dòng)。

由于這種差異，例如，使用傾斜傳感器來防止起重機(jī)和其他建筑車輛翻倒。另一方面，加速度計(jì)用于例如改變智能手機(jī)的垂直和水平顯示以適應(yīng)使用環(huán)境的應(yīng)用中。