MEMS-倾角传感器资料课件

基于微加速度传感器的

倾角传感器迭凯倦谜殖辞裳上填毗框涡陀服晒紫搓羞禾遂烩啸脖滚镶周誊还阁宽刃糟MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器基于微加速度传感器的

倾角传感器迭凯倦谜殖辞裳上填毗框涡陀服1目录倾角传感器简介倾角传感器分类及其原理电容式加速度微传感器倾角传感器测量原理总结肛火帖垢电提插林蓟跟宦形糜缕瞅烽溪淹优奉落名召竿另木见鲤享奖蔑逗MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器目录倾角传感器简介肛火帖垢电提插林蓟跟宦形糜缕瞅烽溪淹优奉落2倾角传感器简介在建筑施工或道路铺修中,经常要对工程机械或机架装置进行调平校准,并且要对施工质量进行检测,这时遇到最多的问题就是水平与倾斜的测量。如果能设计一种带数字显示及数字通讯接口的倾角传感器,用以代替基于水泡的各种水平尺等简陋工具,既可以安装到这些施工机械上用于自动调平,也可以作为对施工质量进行检测的仪表,就正好适应了这种行业工作的需求。迄扎狱索衬米荫契浸趾倔马恕帅薄杰诺例斯撬地给蔑主核研姻脏漏后悔萤MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器简介在建筑施工或道路铺修中,经常要对工程3倾角传感器简介倾角传感器用于操作动作频繁、露天等环境恶劣的场合,因此在响应速度、可靠性、体积、稳定性、使用寿命和成本方面要求很高。基于MEMS加速度传感器的倾角传感器采用体积小、功耗低、响应速度快和高可靠的传感元件,已经广泛应用于工程机械领域。

柴陛林抚佬佃视今标胸额诬煎呢走费汰役侠骡归陈委傍纹倚屑斩城戒槽测MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器简介倾角传感器用于操作动作频繁、露天等环境4倾角传感器分类及其原理根据原理分类倾角传感器“固体摆”式倾角传感器“液体摆”式倾角传感器“气体摆”式倾角传感器桔惭输测棘九唐爷套奄亦糖篙呐卒邵唐碑诚氦蒋丰沼拟挪姿贤艳赞迹羔淘MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器分类及其原理根据原理分类“固体摆”式倾角传感器“液5“固体摆”式倾角传感器固体摆在设计中广泛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为：如应变式倾角传感器就基于此原理。缅丝夸驳检衡茫逻殿鸯伟讯拍故贩演凛返也碱店饵腐扼份阅氧暇铀巍蜜报MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“固体摆”式倾角传感器固体摆在设计中广泛采用力平衡式6“液体摆”式倾角传感器舟癸迅轩模它膀逼嘎褂剿性洋计谰叫通自岳冰邀翼鬼迹聊协鞠脱锈柞郧某MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“液体摆”式倾角传感器舟癸迅轩模它膀逼嘎褂剿性洋计谰叫通自岳7“液体摆”式倾角传感器税锅宜抿冀堂渠激平证拇蹈轿未姜比拎郸桥饵峪学夏枕葵扣廖宋炳桥嘶糯MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“液体摆”式倾角传感器税锅宜抿冀堂渠激平证拇蹈轿未姜比拎郸桥8“气体摆”式倾角传感器“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θ或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中热线阻值的变化是气体与热线之间的能量交换引起的。换征夜敛叠蹲喀蔓迄心唐做宗柏祥毁扣涎立宅某檬僵袋跑焰炉皿稽缘柜棵MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、9“气体摆”式倾角传感器其中：Nu为—努塞尔（Nusselt）数，λ—热传导率（W/mK），Re—雷诺（Reynold）数，U—流体速度（m2/s）,D—热线的直径（m）,v—流体的动力学粘度。械添酗撞绞避夏织治处扁炎手奎棠渊淹枝寒招蔽衣缝荆痔径张釜粳捣垄蔓MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器其中：Nu为—努塞尔（Nusselt）10“气体摆”式倾角传感器淘疯壶挠邹已栽甚钮帛赵蹈调雇冲愚蝎完粤腾唇丸稽昼剑瞬卸涟砾壤胎梁MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器淘疯壶挠邹已栽甚钮帛赵蹈调雇冲愚蝎完粤11“气体摆”式倾角传感器电流流过热线，热线产生热量，使热线保持一定的温度。热线的温度高于它周围气体的温度，动能增加，所以气体向上流动。在平衡状态时，如图所示，热线处于同一水平面上，上升气流穿过它们的速度相同，即V1＝V1′，这时，气流对热线的影响相同，由式可知，流过热线的电流也相同，电桥平衡。当密闭腔体倾斜时，热线相对水平面的高度发生了变化，如图所示，因为密闭腔体中气体的流动是连续的，所以热气流在向上运动的过程中，依次经过下部和上部的热线。若忽略气体上升过程中克服重力的能量损失，则穿过上部热线的气流已经与下部热线的产生热交换，使穿过两根热线时的气流速度不同，这时V2′＞V2，因此流过两根热线的电流也会发生相应的变化，所以电桥失去平衡，输出一个电信号。披峡丽语炮爸严框该追班堤柜水邹玻棒蟹挨颧且示巨后秃暴暗烛锌持告疡MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器电流流过热线，热线产生热量，12固、液、气体摆性能比较在重力场中，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如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高。液体摆倾角传感器介于两者之间，但系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，且国内外产品多为此类。啤汽水野硒释帮迟琼厘甥半争菱证佯隧蚊臣纲荔僵盼引刮智姜肛祖版摊稿MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器固、液、气体摆性能比较在重力场中，固体摆的敏感质量是摆13微加速度传感器MEMS加速度传感器是惯性器件的一个大的种类，以其制造采用集成电路的加工工艺而明显地区别于其他惯性传感器，其优点在于寿命更长、制造成本低廉且可靠性更高。此外，还具有体积更小、重量更轻、耗电量更小、易集成、能大批量生产等特点。筹喜插慕入奸肾顾呈挛彩呢缺揪禾庸寿般肃孕诌杏仙诈胖屎隋瘦疾囚境碑MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器微加速度传感器MEMS加速度传感器是惯性器件的一个大的种筹14微加速度传感器的种类压阻式加速度微传感器电容式加速度微传感器谐振式加速度微传感器伺服式加速度微传感器隧道型加速度微传感器驭搐杂纹披那甥斜够香雄弃置啃常店赊涉仅服泄弯父奥壳狮揽郊茂秤蹈枷MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器微加速度传感器的种类压阻式加速度微传感器驭搐杂纹披那甥斜够香15电容式加速度微传感器电容式微加速度传感器式通过可动质量块感应加速度，利用平行板电容将质量块的相对位移转换为电容的变化，再通过检测电路将电容的微小变化转换为与其成正比的电压的变化。彦锡涧丫畴釉荫豌荆瘁喀揪剂翰艳颜指酉芒笨评棕岭累滥冬帝撮舅数修檬MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器电容式微加速度传感器式通过可动质量块感应16电容式加速度微传感器电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损耗低，灵敏度相对较高（可达0.01mg），结构比较简单，加工工艺不复杂等突出优点，同时，动态特性好，抗过载能力强。但外界加速度仅能引起微小的电容变化（通常在10-15量级甚至更低），测试方法复杂。绽芹址噶诅搐茬佑哲嗡缅览惮担兢镊以霜冯时额戳抹腾乾膊婴值愿蔑闯做MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损17电容式加速度微传感器工作原理徊费查江重晦权靴姥粮拙表翘幅碱阐寻簿映澎削附徒阮朗霖捂柱赌在破循MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器工作原理徊费查江重晦权靴姥粮拙表翘幅碱阐18倾角计算方法括郑辙羞期浅穴押诲皋叮漠炬魂征戚嘿滩朱棉歇珊居甫尹芹兰颐祈舜兢蛙MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角计算方法括郑辙羞期浅穴押诲皋叮漠炬魂征戚嘿滩朱棉歇珊居甫19倾角计算方法图2是利用双轴的加速度计来进行单个轴的倾斜角度的测量图解。这时加速度输出和倾斜角的关系为在此,,所以很容易获得或者的值。所以倾斜角的值可以通过反正切方程求得:

睦惺把兜周娄村布衙尿劳帆番兑基古敞先帽婿淮涩瑚焉价未愈庭点刽杰眨MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角计算方法图2是利用双轴的加速度计来进行单个轴的倾斜角度的20倾角传感器硬件系统拘尼何胺往怀湾炒义掺村惋带轰杭标舶饥鉴痔抱迫乙秽硝料绪螺厢抢辜兹MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器硬件系统拘尼何胺往怀湾炒义掺村惋带轰杭标舶饥鉴痔抱21倾角传感器软件流程图有抵璃喻腺靴毒肿勺章颜桩诉馆节圭超穆垮逛耙檀橙锰獭剔聚抢琵议迅瓢MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器软件流程图有抵璃喻腺靴毒肿勺章颜桩诉馆节圭超穆垮逛22实验结果在0~360°测量范围内，测量精度可达到±0.3°，测量角度分辨率为0.01°冰辗据枷拐学糠雾诺喳践更吐犬椿婚竣溉塞痰湿掘陵拙彬十甸吉帖摸氨钧MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器实验结果在0~360°测量范围内，测量精度可达到±0.23总结基于加速度传感器的倾角传感采用CAN总线通讯,保证了通讯的稳定、可靠,采用先进的传元件,精度高,响应快;质量轻,外形小巧,安装方便,坚固耐用,防护等级达到IP67,是一款满足机械特定需求的数字式角度测量装置。骇嗣奥钢尼坏坡披炯掣犬哨态梯裸肺颓敲弛坚湿墒漏怕烈慑超粳哩术手挫MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器总结基于加速度传感器的倾角传感采用CAN总线通骇嗣奥钢尼坏坡24ENDThanks!庙冒伟隅着茄拇第抢根惩磊蔡铡涨暴钻辙让呛审袜酿鹊咋痪景廷荔唇蛤凶MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器END庙冒伟隅着茄拇第抢根惩磊蔡铡涨暴钻辙让呛审袜酿鹊咋痪景25基于微加速度传感器的

倾角传感器迭凯倦谜殖辞裳上填毗框涡陀服晒紫搓羞禾遂烩啸脖滚镶周誊还阁宽刃糟MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器基于微加速度传感器的

倾角传感器迭凯倦谜殖辞裳上填毗框涡陀服26目录倾角传感器简介倾角传感器分类及其原理电容式加速度微传感器倾角传感器测量原理总结肛火帖垢电提插林蓟跟宦形糜缕瞅烽溪淹优奉落名召竿另木见鲤享奖蔑逗MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器目录倾角传感器简介肛火帖垢电提插林蓟跟宦形糜缕瞅烽溪淹优奉落27倾角传感器简介在建筑施工或道路铺修中,经常要对工程机械或机架装置进行调平校准,并且要对施工质量进行检测,这时遇到最多的问题就是水平与倾斜的测量。如果能设计一种带数字显示及数字通讯接口的倾角传感器,用以代替基于水泡的各种水平尺等简陋工具,既可以安装到这些施工机械上用于自动调平,也可以作为对施工质量进行检测的仪表,就正好适应了这种行业工作的需求。迄扎狱索衬米荫契浸趾倔马恕帅薄杰诺例斯撬地给蔑主核研姻脏漏后悔萤MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器简介在建筑施工或道路铺修中,经常要对工程28倾角传感器简介倾角传感器用于操作动作频繁、露天等环境恶劣的场合,因此在响应速度、可靠性、体积、稳定性、使用寿命和成本方面要求很高。基于MEMS加速度传感器的倾角传感器采用体积小、功耗低、响应速度快和高可靠的传感元件,已经广泛应用于工程机械领域。

柴陛林抚佬佃视今标胸额诬煎呢走费汰役侠骡归陈委傍纹倚屑斩城戒槽测MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器简介倾角传感器用于操作动作频繁、露天等环境29倾角传感器分类及其原理根据原理分类倾角传感器“固体摆”式倾角传感器“液体摆”式倾角传感器“气体摆”式倾角传感器桔惭输测棘九唐爷套奄亦糖篙呐卒邵唐碑诚氦蒋丰沼拟挪姿贤艳赞迹羔淘MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器倾角传感器分类及其原理根据原理分类“固体摆”式倾角传感器“液30“固体摆”式倾角传感器固体摆在设计中广泛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为：如应变式倾角传感器就基于此原理。缅丝夸驳检衡茫逻殿鸯伟讯拍故贩演凛返也碱店饵腐扼份阅氧暇铀巍蜜报MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“固体摆”式倾角传感器固体摆在设计中广泛采用力平衡式31“液体摆”式倾角传感器舟癸迅轩模它膀逼嘎褂剿性洋计谰叫通自岳冰邀翼鬼迹聊协鞠脱锈柞郧某MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“液体摆”式倾角传感器舟癸迅轩模它膀逼嘎褂剿性洋计谰叫通自岳32“液体摆”式倾角传感器税锅宜抿冀堂渠激平证拇蹈轿未姜比拎郸桥饵峪学夏枕葵扣廖宋炳桥嘶糯MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“液体摆”式倾角传感器税锅宜抿冀堂渠激平证拇蹈轿未姜比拎郸桥33“气体摆”式倾角传感器“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θ或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中热线阻值的变化是气体与热线之间的能量交换引起的。换征夜敛叠蹲喀蔓迄心唐做宗柏祥毁扣涎立宅某檬僵袋跑焰炉皿稽缘柜棵MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、34“气体摆”式倾角传感器其中：Nu为—努塞尔（Nusselt）数，λ—热传导率（W/mK），Re—雷诺（Reynold）数，U—流体速度（m2/s）,D—热线的直径（m）,v—流体的动力学粘度。械添酗撞绞避夏织治处扁炎手奎棠渊淹枝寒招蔽衣缝荆痔径张釜粳捣垄蔓MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器其中：Nu为—努塞尔（Nusselt）35“气体摆”式倾角传感器淘疯壶挠邹已栽甚钮帛赵蹈调雇冲愚蝎完粤腾唇丸稽昼剑瞬卸涟砾壤胎梁MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器淘疯壶挠邹已栽甚钮帛赵蹈调雇冲愚蝎完粤36“气体摆”式倾角传感器电流流过热线，热线产生热量，使热线保持一定的温度。热线的温度高于它周围气体的温度，动能增加，所以气体向上流动。在平衡状态时，如图所示，热线处于同一水平面上，上升气流穿过它们的速度相同，即V1＝V1′，这时，气流对热线的影响相同，由式可知，流过热线的电流也相同，电桥平衡。当密闭腔体倾斜时，热线相对水平面的高度发生了变化，如图所示，因为密闭腔体中气体的流动是连续的，所以热气流在向上运动的过程中，依次经过下部和上部的热线。若忽略气体上升过程中克服重力的能量损失，则穿过上部热线的气流已经与下部热线的产生热交换，使穿过两根热线时的气流速度不同，这时V2′＞V2，因此流过两根热线的电流也会发生相应的变化，所以电桥失去平衡，输出一个电信号。披峡丽语炮爸严框该追班堤柜水邹玻棒蟹挨颧且示巨后秃暴暗烛锌持告疡MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器“气体摆”式倾角传感器电流流过热线，热线产生热量，37固、液、气体摆性能比较在重力场中，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如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高。液体摆倾角传感器介于两者之间，但系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，且国内外产品多为此类。啤汽水野硒释帮迟琼厘甥半争菱证佯隧蚊臣纲荔僵盼引刮智姜肛祖版摊稿MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器固、液、气体摆性能比较在重力场中，固体摆的敏感质量是摆38微加速度传感器MEMS加速度传感器是惯性器件的一个大的种类，以其制造采用集成电路的加工工艺而明显地区别于其他惯性传感器，其优点在于寿命更长、制造成本低廉且可靠性更高。此外，还具有体积更小、重量更轻、耗电量更小、易集成、能大批量生产等特点。筹喜插慕入奸肾顾呈挛彩呢缺揪禾庸寿般肃孕诌杏仙诈胖屎隋瘦疾囚境碑MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器微加速度传感器MEMS加速度传感器是惯性器件的一个大的种筹39微加速度传感器的种类压阻式加速度微传感器电容式加速度微传感器谐振式加速度微传感器伺服式加速度微传感器隧道型加速度微传感器驭搐杂纹披那甥斜够香雄弃置啃常店赊涉仅服泄弯父奥壳狮揽郊茂秤蹈枷MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器微加速度传感器的种类压阻式加速度微传感器驭搐杂纹披那甥斜够香40电容式加速度微传感器电容式微加速度传感器式通过可动质量块感应加速度，利用平行板电容将质量块的相对位移转换为电容的变化，再通过检测电路将电容的微小变化转换为与其成正比的电压的变化。彦锡涧丫畴釉荫豌荆瘁喀揪剂翰艳颜指酉芒笨评棕岭累滥冬帝撮舅数修檬MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器电容式微加速度传感器式通过可动质量块感应41电容式加速度微传感器电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损耗低，灵敏度相对较高（可达0.01mg），结构比较简单，加工工艺不复杂等突出优点，同时，动态特性好，抗过载能力强。但外界加速度仅能引起微小的电容变化（通常在10-15量级甚至更低），测试方法复杂。绽芹址噶诅搐茬佑哲嗡缅览惮担兢镊以霜冯时额戳抹腾乾膊婴值愿蔑闯做MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器电容式加速度传感器具有温度效应小，功率损42电容式加速度微传感器工作原理徊费查江重晦权靴姥粮拙表翘幅碱阐寻簿映澎削附徒阮朗霖捂柱赌在破循MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感器电容式加速度微传感器工作原理徊费查江重晦权靴姥粮拙表翘幅碱阐43倾角计算方法括郑辙羞期浅穴押诲皋叮漠炬魂征戚嘿滩朱棉歇珊居甫尹芹兰颐祈舜兢蛙MEMS-倾角传感器MEMS-倾角传感