培训课件倾角2011

1、倾角传感器 理论基础理论基础就是牛顿第二定律，倾角实际就是运用惯性原理的一种加速度计。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。倾角的测量都是和重力有关系。 F=ma倾角传感器分类倾角传感器用于系统的水平测量，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。“液体摆”接触的为德国（被精量收购）HLP-NS系列倾角，其基本都为电解液原理的。 “固体摆”式接触的为英国sherborne公司的LSO系列倾角。液体摆 液体摆的结构原理是在壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连

2、接，三根电极相互平行且间距相等，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RIRIII。当壳体倾斜时，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RIRIII。反之，若倾斜方向相反，则RIRIII。 还有测量电容变化的，如Accustar倾角，它内部就是两外盖之间夹了一片电容片，该电容片经过蚀

3、刻，组成两个可变电容器。传感器充进半满的介电质溶液和惰性气体。传感器的旋转使电容器产生线性的变化，影响了相应的输出型号 对应的产品，HLP的NS系列为代表。但其电解液的液体原理也导致其在频响较低。HLP的都在2Hz。 NS-5p 输出为数字输出和模拟输出，波特率2400或者9600.更新率1Hz。数字精度0.01模拟精度0.05。可设置为单步输出，并可以设置当前位置为零位。NS-5P2 输出为数字输出，无模拟 输出。 对于NS-DMG2 其内部为AAL2的倾角传感器模块。上面搭载的电路处理模块。从模拟信号转化为数字输出。AAL2模块有eeprom。温度信号，可以做精确的补偿。 输出形式为rs2

4、32，及电流，电压，PWM，CANopen数字输出的更新率在SW2.1后为16Hz。模拟量电压输出为0.5V4.5V，电流4-20mA。 固体摆固体摆在设计中广泛采用力平衡式伺服系统，其由摆锤、摆线、支架组成。 Sherborne的lso系列倾角。力平衡伺服加速度传感器由非接触位移传感器、力矩马达、误差和放大电路、反馈电路、悬臂质量块五部分组成。 其输出与角度的正弦值成正比。每个产品都有一个校准表上面对应着的详细信息。还有关于温度对其的影响，及参数。精确测量都需要用到。 输出电压=零位电压+K*sin lso的输出电压会随着温度变化而变化。但给定参数会修正这些变化。例如下为0.6的时候45与2

5、2的输出电压值就不一样。 Output at 0.6 and 45C = (Zero Output at 22C + (FRO x 0.0196% x (45-22) + (Calibration Output at 0.6 and 22C + (Calibration Output at 0.6 x -0.0017% x (45-22)温度对传感器的影响测试温度对其的影响 电压输出温度变化Self-Test 自检测的目的就是测量传感器内部的器件结构是否正常， 按照上图给传感器加相应的电流输出端电压输出在5V 与LSO系列相似的也有Jewell。其原理性也为伺服原理。 TSD-232 双轴倾角

6、。其也为伺服原理。见下图。 伺服原理的倾角在动态性能上较电解液的要强，伺服原理倾角精度较高。 Crossbow CXTA系列 当角度小于20时可以近似的看做角度值与输出电压值呈线性的关系。线性误差小于2%。大于20的时候就要用公式去计算。 Sens (V/g) = Sens (V/deg) * 180/Pi.35 mV/deg * 180/Pi = 2006 mV/g = 2.006 V/g CXTA02 X & Y 轴测量线性范围 20 满量程 7535 mV/ Sensitivity 温度传感器选项 0.05 分辩率50 Hz 带宽 加速度计也可作为倾角来使用。测量在其敏感轴上的分量以确定

7、倾斜的角度。气体摆气体在受热时受到浮升力的作用，如同固体摆和液体摆也具有的敏感质量一样，热气流总是力图保持在铅垂方向上，因此也具有摆的特性。“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、气体和热线组成。当腔体所在平面相对水平面倾斜或腔体受到加速度的作用时，热线的阻值发生变化，并且热线阻值的变化是角度或加速度的函数，因而也具有摆的效应。比较就基于固体摆、液体摆及气体摆原理研制的倾角传感器而言，它们各有所长。在重力场中，固体摆的敏感质量是摆锤质量，液体摆的敏感质量是电解液，而气体摆的敏感质量是气体。气体是密封腔体内的唯一运动体，它的质量较小，在大冲击或高过载时产生的惯性力也很小，所以具有较强的抗振动或冲击能力。但气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到军用武器系统的要求。固体摆倾角传感器有明确的摆长和摆心，其机理基本上与加速度传感器相同。在实用中产品类型较多，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，在武器系统中应用也较为广泛。液体摆倾角传