倾角测量

       静态的倾角传感器是用来检测被测面与水平面夹角的仪器,常被用来进行设备或平台的水平度安全报警和调节。本公司生产的倾角传感器主要是基于MEMS原理和电子水泡原理的内核,MEMS原理的倾角传感器反应速度快,一般用于静止或者准静止的环境下进行水平位置的测量和控制,电子水泡原理的倾角对振动抑制效果好,一般用于车载平台进行高精度水平调节

       动态的倾角传感器是在静态倾角传感器的基础上增加了陀螺仪,采用卡尔曼滤波算法来抑制振动、加速时产生的噪声,更加适合用于运动的载体上。

       本公司生产的静态或动态倾角传感器模块内核均经过批量温度补偿,不同精度的倾角传感器采用不同的内核模块配相应的接口及驱动电路板。可提供如下几种输出接口:

        RS232

        RS485

        RS422

        TCP/IP

        CAN 2.0B

        0~5V电压

        4~20mA电流环

        继电器开关量

        各种无线输出(如:GPRS,WIFI,2.4G 蓝牙,2.4G ZigBee,普通RF

倾角传感器选型指导

1、精度————决定了水平位置的准确度。

2、温漂————如果是在室外工作,温度变化比较大,该参数直接影响了水平精度。

3、反应时间——快速反应带来更大的噪声,静态倾角传感器反应时间一般是0.3s,数据更新率可以很快。

4、非线性———若用来检测较大的角度,该参数影响测量精度,该参数计算方法:误差/量程*100%。

5、灵敏度———只有模拟量(0~5V或者4~20mA)输出时,该参数才有意义。

6、接口类型——根据您数据采集端的要求选择,值得注意的是,高精度传感器最好用无损的数字传输。

7、其它要求——安装尺寸、供电电压、消耗电流、防护等级等根据实际需要确定。

       根据以上7条选择要点,再结合您的实际要求,就能做出最佳选择。

本公司生产的倾角传感器精度等级从0.1°起,最高到0.0005°,所有倾角传感器均经过温度补偿,读数可以快速稳定,几乎不存在长时间漂移,封装大小和防护等级多样,可根据实际要求选择。采用一键置零功能,安装更方便。

       如果您是用在运动的机械上进行水平度调节,为确保您能顺利使用,最好选择本公司的动态倾角传感器或者动态倾角开关。如果您的使用情况特殊,比较符合静态倾角传感器的特性,静态倾角也是有可能满足要求。

       如果您的使用环境比较特殊,比如说有振动、被测物体在运动状态下、测量时间段内温度变化大等等,可以看一下下面的倾角传感器的基本常识,您会有意想不到的惊喜。



倾角传感器基本常识

        几乎所有的MEMS倾角传感器和一些其它原理的倾角传感器都是基于加速度传感器内核开发出来的,换句话说,MEMS原理的倾角传感器在本质上依然是一个加速度传感器,只所以可以拿加速度传感器来进行倾角测量,是有个很关键的条件的,就是要求传感器处于静止或者准静止状态下,所以一般叫这种原理的传感器为静态倾角传感器。如果您理解了这一点,您就会知道静态的倾角传感器是极易受到加速、减速、振动和离心力等参数的影响。如果您的使用环境中这些参数难以消除,就不要轻易选择静态倾角传感器。

1、测量范围

       测量范围是传感器能测量到的最大角度,较低精度的MEMS原理的倾角传感器最大测量范围一般都习惯标到±90°,实际上,如果是双轴的倾角传感器,测量范围均是无法达到真正90°这个点的,一般是70°多或者80°多,再好一些的倾角传感器可以达到接近89°多。我们为了确保所有资料的可验证性,双轴倾角传感器的测量范围一般标称±60°(大部分数字输出型双轴倾角传感器实际可以达到接近90°),单轴倾角传感器的测量范围可以通过特殊的算法达到±180°。

2、测量精度

       由于倾角传感器一般是用来进行水平控制或者倾斜报警用途的,针对倾角传感器的应用来说,本公司标称的倾角传感器测量精度一般是指水平精度,测量精度随着测量范围的增大而降低,真实的大角度测量精度可以通过非线性这个参数来计算。

       对于特殊场合下需要进行大角度测量,并且又要确保测量的准确度的,用户在订货时需要进行说明,我们将按照计量精度的标准提供产品。

3、温漂(零点温漂和灵敏度温漂)

       基于倾角传感器主要是用来检测水平或进行水平控制这个应用条件,本公司的倾角传感器主要进行零点(水平位置)温漂修正。不能说市面上某些公司声称进行全温度补偿,标称绝对精度概念的都是假的,但如果您知道了灵敏度温度修正的方法,你就会明白你那个价格是买不到真正经过灵敏度温度补偿的倾角传感器的,如果你自己尝试过进行灵敏度温度补偿,并且进行了验证,你会彻底相信这些忽悠人的概念产品。

       如果您真的需要经过灵敏度温度补偿的倾角传感器,我们有更合理的建议,可以确保既能满足你对绝对精度的要求,又能将成本降低很多。

4、绝对精度

       表示该传感器在工作范围和测量范围内,在任意温度点下,任意角度下测量结果的准确度。这是一个极严格的精度表示方法。实际生产的时候不仅需要进行零点温度修正,还需要进行灵敏度温度修正,灵敏度温漂非常特殊,它在测量范围内不同角度下的漂移是不一致的,极难真正修正到理想情况,所以在绝对精度与常温精度相同的情况下,该表示方法会大幅的增加传感器的附加成本,当然价格也会非常昂贵。简单的说,万元以内测量范围±15°以上且标称精度为0.01°的倾角传感器99%是虚假参数。当然,在量程很小的情况下,灵敏度温漂对传感器精度产生的影响是极小的,有时可以忽略,可以标称绝对精度,但此时的情况又转换成零点温漂了。

5、零点绝对精度

       表示该传感器的零点(水平位置)随温度变化产生的漂移大小。因为本公司倾角传感器经过零点温漂修正,所以可以轻易的计算出本公司倾角传感器的零点绝对精度。

6、响应时间

       基于MEMS和电解质原理的倾角传感器,由于其本身都是惯性测量器件,特别的,MEMS原理的倾角传感器都是基于MEMS的加速度传感器开发的。他们之所以能用来测量倾斜角度,是因为当其处于静止状态时所处的姿态会导致某个方向受重力加速度的大小变化。可以这样说,任何一款加速度传感器都可以在一个特殊的情况下(静止)进行角度测量。

       从上述的信息不难看出,带宽的概念是不适合用在倾角传感器上的。由于倾角传感器的特性,其一般都使用在静止或者准静止的条件下,在运动或者加速中的物体是使用MEMS原理和电解质原理的倾角传感器的。基于此倾角传感器一般采用响应时间这个概念,而且响应时间正常标称都是0.3s。有时候我们会看到标称更快的相应时间,那一般指的是数据更新率。在大部分场合下,高于0.2s的响应时间是无法真正体现出来的,有时反而会带来错误。

7、动态倾角传感器

       该原理的倾角传感器内部集成有加速度传感器和角速率陀螺仪,通过数据融合算法获得姿态或者倾斜角度。加速度传感器容易受振动或者加速度的干扰,而角速率陀螺仪则不然,所以二者相互融合,可以极大的提高传感器的反应时间。第6条说的静态倾角一般响应时间是0.3s,这里所说的动态倾角响应时间可以达到ms级别。


  

倾角传感器优点及局限

一、优点

       1、对于倾斜角度的测量变得非常方便,只需要将倾角传感器放置在被测平面上,就能得到被侧面的与水平面的倾斜夹角。

       2、适用性非常广泛,可以用来进行倾斜报警,水平度调节,水土沉降,古建筑、堤坝倾斜监测等等。

       3、测量精度高,最高的水平度测量精度可以达到0.00005°。

       4、免维护,只需要一次安装,就能进行长期的测量和监测。

二、缺点

       1、静态倾角传感器最大的缺点便是无法应用在运动的物体上,属于静态或准静态测量器件。

       2、反应的滞后性也是静态倾角传感器无法应用在实时性要求高的场合下。


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