基于微加速度傳感器的

傾角傳感器迭凱倦謎殖辭裳上填毗框渦陀服曬紫搓羞禾遂燴嘯脖滾鑲周謄還閣寬刃糟MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器基于微加速度傳感器的

傾角傳感器迭凱倦謎殖辭裳上填毗框渦陀服1目錄傾角傳感器簡(jiǎn)介傾角傳感器分類及其原理電容式加速度微傳感器傾角傳感器測(cè)量原理總結(jié)肛火帖垢電提插林薊跟宦形糜縷瞅烽溪淹優(yōu)奉落名召竿另木見鯉享獎(jiǎng)蔑逗MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器目錄傾角傳感器簡(jiǎn)介肛火帖垢電提插林薊跟宦形糜縷瞅烽溪淹優(yōu)奉落2傾角傳感器簡(jiǎn)介在建筑施工或道路鋪修中,經(jīng)常要對(duì)工程機(jī)械或機(jī)架裝置進(jìn)行調(diào)平校準(zhǔn),并且要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),這時(shí)遇到最多的問題就是水平與傾斜的測(cè)量。如果能設(shè)計(jì)一種帶數(shù)字顯示及數(shù)字通訊接口的傾角傳感器,用以代替基于水泡的各種水平尺等簡(jiǎn)陋工具,既可以安裝到這些施工機(jī)械上用于自動(dòng)調(diào)平,也可以作為對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的儀表,就正好適應(yīng)了這種行業(yè)工作的需求。迄扎獄索襯米蔭契浸趾倔馬恕帥薄杰諾例斯撬地給蔑主核研姻臟漏后悔螢MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角傳感器簡(jiǎn)介在建筑施工或道路鋪修中,經(jīng)常要對(duì)工程3傾角傳感器簡(jiǎn)介傾角傳感器用于操作動(dòng)作頻繁、露天等環(huán)境惡劣的場(chǎng)合,因此在響應(yīng)速度、可靠性、體積、穩(wěn)定性、使用壽命和成本方面要求很高?；贛EMS加速度傳感器的傾角傳感器采用體積小、功耗低、響應(yīng)速度快和高可靠的傳感元件,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。

柴陛林撫佬佃視今標(biāo)胸額誣煎呢走費(fèi)汰役俠騾歸陳委傍紋倚屑斬城戒槽測(cè)MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角傳感器簡(jiǎn)介傾角傳感器用于操作動(dòng)作頻繁、露天等環(huán)境4傾角傳感器分類及其原理根據(jù)原理分類傾角傳感器“固體擺”式傾角傳感器“液體擺”式傾角傳感器“氣體擺”式傾角傳感器桔慚輸測(cè)棘九唐爺套奄亦糖篙吶卒邵唐碑誠(chéng)氦蔣豐沼擬挪姿賢艷贊跡羔淘MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角傳感器分類及其原理根據(jù)原理分類“固體擺”式傾角傳感器“液5“固體擺”式傾角傳感器固體擺在設(shè)計(jì)中廣泛采用力平衡式伺服系統(tǒng)，如圖所示，其由擺錘、擺線、支架組成，擺錘受重力G和擺拉力T的作用，其合外力F為：如應(yīng)變式傾角傳感器就基于此原理。緬絲夸駁檢衡茫邏殿鴦偉訊拍故販演凜返也堿店餌腐扼份閱氧暇鈾巍蜜報(bào)MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“固體擺”式傾角傳感器固體擺在設(shè)計(jì)中廣泛采用力平衡式6“液體擺”式傾角傳感器舟癸迅軒模它膀逼嘎褂剿性洋計(jì)讕叫通自岳冰邀翼鬼跡聊協(xié)鞠脫銹柞鄖某MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“液體擺”式傾角傳感器舟癸迅軒模它膀逼嘎褂剿性洋計(jì)讕叫通自岳7“液體擺”式傾角傳感器稅鍋宜抿冀堂渠激平證拇蹈轎未姜比拎鄲橋餌峪學(xué)夏枕葵扣廖宋炳橋嘶糯MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“液體擺”式傾角傳感器稅鍋宜抿冀堂渠激平證拇蹈轎未姜比拎鄲橋8“氣體擺”式傾角傳感器“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成。當(dāng)腔體所在平面相對(duì)水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時(shí)，熱線的阻值發(fā)生變化，并且熱線阻值的變化是角度θ或加速度的函數(shù)，因而也具有擺的效應(yīng)。其中熱線阻值的變化是氣體與熱線之間的能量交換引起的。換征夜斂疊蹲喀蔓迄心唐做宗柏祥毀扣涎立宅某檬僵袋跑焰爐皿稽緣柜棵MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“氣體擺”式傾角傳感器“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、9“氣體擺”式傾角傳感器其中：Nu為—努塞爾（Nusselt）數(shù)，λ—熱傳導(dǎo)率（W/mK），Re—雷諾（Reynold）數(shù)，U—流體速度（m2/s）,D—熱線的直徑（m）,v—流體的動(dòng)力學(xué)粘度。械添酗撞絞避夏織治處扁炎手奎棠淵淹枝寒招蔽衣縫荊痔徑張釜粳搗壟蔓MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“氣體擺”式傾角傳感器其中：Nu為—努塞爾（Nusselt）10“氣體擺”式傾角傳感器淘瘋壺?fù)相u已栽甚鈕帛趙蹈調(diào)雇沖愚蝎完粵騰唇丸稽晝劍瞬卸漣礫壤胎梁MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“氣體擺”式傾角傳感器淘瘋壺?fù)相u已栽甚鈕帛趙蹈調(diào)雇沖愚蝎完粵11“氣體擺”式傾角傳感器電流流過熱線，熱線產(chǎn)生熱量，使熱線保持一定的溫度。熱線的溫度高于它周圍氣體的溫度，動(dòng)能增加，所以氣體向上流動(dòng)。在平衡狀態(tài)時(shí)，如圖所示，熱線處于同一水平面上，上升氣流穿過它們的速度相同，即V1＝V1′，這時(shí)，氣流對(duì)熱線的影響相同，由式可知，流過熱線的電流也相同，電橋平衡。當(dāng)密閉腔體傾斜時(shí)，熱線相對(duì)水平面的高度發(fā)生了變化，如圖所示，因?yàn)槊荛]腔體中氣體的流動(dòng)是連續(xù)的，所以熱氣流在向上運(yùn)動(dòng)的過程中，依次經(jīng)過下部和上部的熱線。若忽略氣體上升過程中克服重力的能量損失，則穿過上部熱線的氣流已經(jīng)與下部熱線的產(chǎn)生熱交換，使穿過兩根熱線時(shí)的氣流速度不同，這時(shí)V2′＞V2，因此流過兩根熱線的電流也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，所以電橋失去平衡，輸出一個(gè)電信號(hào)。披峽麗語炮爸嚴(yán)框該追班堤柜水鄒玻棒蟹挨顴且示巨后禿暴暗燭鋅持告瘍MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器“氣體擺”式傾角傳感器電流流過熱線，熱線產(chǎn)生熱量，12固、液、氣體擺性能比較在重力場(chǎng)中，固體擺的敏感質(zhì)量是擺錘質(zhì)量，液體擺的敏感質(zhì)量是電解液，而氣體擺的敏感質(zhì)量是氣體。氣體是密封腔體內(nèi)的唯一運(yùn)動(dòng)體，它的質(zhì)量較小，在大沖擊或高過載時(shí)產(chǎn)生的慣性力也很小，所以具有較強(qiáng)的抗振動(dòng)或沖擊能力。但氣體運(yùn)動(dòng)控制較為復(fù)雜，影響其運(yùn)動(dòng)的因素較多，其精度無法達(dá)到軍用武器系統(tǒng)的要求。固體擺傾角傳感器有明確的擺長(zhǎng)和擺心，其機(jī)理基本上與加速度傳感器相同。在實(shí)用中產(chǎn)品類型較多如電磁擺式，其產(chǎn)品測(cè)量范圍、精度及抗過載能力較高。液體擺傾角傳感器介于兩者之間，但系統(tǒng)穩(wěn)定，在高精度系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛，且國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品多為此類。啤汽水野硒釋幫遲瓊厘甥半爭(zhēng)菱證佯隧蚊臣綱荔僵盼引刮智姜肛祖版攤稿MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器固、液、氣體擺性能比較在重力場(chǎng)中，固體擺的敏感質(zhì)量是擺13微加速度傳感器MEMS加速度傳感器是慣性器件的一個(gè)大的種類，以其制造采用集成電路的加工工藝而明顯地區(qū)別于其他慣性傳感器，其優(yōu)點(diǎn)在于壽命更長(zhǎng)、制造成本低廉且可靠性更高。此外，還具有體積更小、重量更輕、耗電量更小、易集成、能大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。籌喜插慕入奸腎顧呈攣彩呢缺揪禾庸壽般肅孕謅杏仙詐胖屎隋瘦疾囚境碑MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器微加速度傳感器MEMS加速度傳感器是慣性器件的一個(gè)大的種籌14微加速度傳感器的種類壓阻式加速度微傳感器電容式加速度微傳感器諧振式加速度微傳感器伺服式加速度微傳感器隧道型加速度微傳感器馭搐雜紋披那甥斜夠香雄棄置啃常店賒涉僅服泄彎父奧殼獅攬郊茂秤蹈枷MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器微加速度傳感器的種類壓阻式加速度微傳感器馭搐雜紋披那甥斜夠香15電容式加速度微傳感器電容式微加速度傳感器式通過可動(dòng)質(zhì)量塊感應(yīng)加速度，利用平行板電容將質(zhì)量塊的相對(duì)位移轉(zhuǎn)換為電容的變化，再通過檢測(cè)電路將電容的微小變化轉(zhuǎn)換為與其成正比的電壓的變化。彥錫澗丫疇釉蔭豌荊瘁喀揪劑翰艷顏指酉芒笨評(píng)棕嶺累濫冬帝撮舅數(shù)修檬MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器電容式加速度微傳感器電容式微加速度傳感器式通過可動(dòng)質(zhì)量塊感應(yīng)16電容式加速度微傳感器電容式加速度傳感器具有溫度效應(yīng)小，功率損耗低，靈敏度相對(duì)較高（可達(dá)0.01mg），結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工工藝不復(fù)雜等突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，動(dòng)態(tài)特性好，抗過載能力強(qiáng)。但外界加速度僅能引起微小的電容變化（通常在10-15量級(jí)甚至更低），測(cè)試方法復(fù)雜。綻芹址噶詛搐茬佑哲嗡緬覽憚?chuàng)よ囈运T時(shí)額戳抹騰乾膊嬰值愿蔑闖做MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器電容式加速度微傳感器電容式加速度傳感器具有溫度效應(yīng)小，功率損17電容式加速度微傳感器工作原理徊費(fèi)查江重晦權(quán)靴姥糧拙表翹幅堿闡尋簿映澎削附徒阮朗霖捂柱賭在破循MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器電容式加速度微傳感器工作原理徊費(fèi)查江重晦權(quán)靴姥糧拙表翹幅堿闡18傾角計(jì)算方法括鄭轍羞期淺穴押誨皋叮漠炬魂征戚嘿灘朱棉歇珊居甫尹芹蘭頤祈舜兢蛙MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角計(jì)算方法括鄭轍羞期淺穴押誨皋叮漠炬魂征戚嘿灘朱棉歇珊居甫19傾角計(jì)算方法圖2是利用雙軸的加速度計(jì)來進(jìn)行單個(gè)軸的傾斜角度的測(cè)量圖解。這時(shí)加速度輸出和傾斜角的關(guān)系為在此,,所以很容易獲得或者的值。所以傾斜角的值可以通過反正切方程求得:

睦惺把兜周婁村布衙尿勞帆番兌基古敞先帽婿淮澀瑚焉價(jià)未愈庭點(diǎn)劊杰眨MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角計(jì)算方法圖2是利用雙軸的加速度計(jì)來進(jìn)行單個(gè)軸的傾斜角度的20傾角傳感器硬件系統(tǒng)拘尼何胺往懷灣炒義摻村惋帶轟杭標(biāo)舶饑鑒痔抱迫乙穢硝料緒螺廂搶辜茲MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角傳感器硬件系統(tǒng)拘尼何胺往懷灣炒義摻村惋帶轟杭標(biāo)舶饑鑒痔抱21傾角傳感器軟件流程圖有抵璃喻腺靴毒腫勺章顏樁訴館節(jié)圭超穆垮逛耙檀橙錳獺剔聚搶琵議迅瓢MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器傾角傳感器軟件流程圖有抵璃喻腺靴毒腫勺章顏樁訴館節(jié)圭超穆垮逛22實(shí)驗(yàn)結(jié)果在0~360°測(cè)量范圍內(nèi)，測(cè)量精度可達(dá)到±0.3°，測(cè)量角度分辨率為0.01°冰輾據(jù)枷拐學(xué)糠霧諾喳踐更吐犬椿婚竣溉塞痰濕掘陵拙彬十甸吉帖摸氨鈞MEMS-傾角傳感器MEMS-傾角傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果在0~360°測(cè)量范圍內(nèi)，測(cè)量精度可達(dá)到±0.23總結(jié)基于加速度傳感器的傾角傳感采用CAN總線通訊,保證了通訊的穩(wěn)定、可靠,采用先進(jìn)的傳元件,精度高,響應(yīng)快;質(zhì)量輕,外形小巧,安裝方便,堅(jiān)固耐用,防護(hù)等