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整個(gè)系統(tǒng)的水平距離和物體的高度可以用傾角傳感器測(cè)量，基于基本原理可將傾角傳感器分為固體擺式、液體擺式、氣體擺式這樣三種傾角傳感器，歸根結(jié)底它們都是利用地球的萬有引力，用模擬信號(hào)或脈沖信號(hào)來表達(dá)傳感器對(duì)大地的姿態(tài)角，即與大地引力的夾角 (傾 角)這一物理量?？芍^是一種創(chuàng)造性的轉(zhuǎn)換表達(dá)。

一、固體擺式傾角傳感器

固體擺在設(shè)計(jì)中大都采用力平衡式伺服系統(tǒng)，它由擺錘、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 F=Gsin??=mgsin??,式中的θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，可以認(rèn)為F與θ成線性關(guān)系。比如我們常見的應(yīng)變式傾角傳感器就是基于此原理。

二、液體擺式傾角傳感器

液體擺傾角傳感器的結(jié)構(gòu)原理是在玻璃殼體內(nèi)裝有導(dǎo)電液，并有三根鉑電極和外部相連接，三根電極相互平行且間距相等，如圖2所示。當(dāng)殼體水平時(shí)，電極插入導(dǎo)電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時(shí)，電極之間會(huì)形成離子電流，兩根電極之間的液體相當(dāng)于兩個(gè)電阻RI3所示，左邊電極浸入深度小，則導(dǎo)電液減少，導(dǎo)電的離子數(shù)減少，電阻RI減少，即RI＞RIII。反之，若傾斜方向相反，則RI＜RIII。增大，相對(duì)極則導(dǎo)電液增加，導(dǎo)電的離子數(shù)增加，而使電阻RIII和RIII。若液體擺水平時(shí)，則RI＝RIII。當(dāng)玻璃殼體傾斜時(shí)，電極間的導(dǎo)電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發(fā)生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變。

三、氣體擺式傾角傳感器

氣體在受熱時(shí)受到浮升力的作用，如同固體擺和液體擺也具有的敏感質(zhì)量一樣，熱氣流總是力圖保持在鉛垂方向上，因此也具有擺的特性?！皻怏w擺”式傾角傳感器由密閉腔體、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q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。 “氣體擺”式慣性器件的敏感機(jī)理基于密閉腔體中的能量傳遞，在密閉腔體中有氣體和熱線，熱線是唯一的熱源。當(dāng)裝置通電時(shí)，對(duì)氣體加熱。在熱線能量交換中對(duì)流是主要形式。

在重力場(chǎng)作用下，液體擺的敏感質(zhì)量是電解液，固體擺的敏感質(zhì)量是擺錘質(zhì)量，而氣體擺的敏感質(zhì)量是氣體。氣體是密封腔體內(nèi)的唯一的運(yùn)動(dòng)體，它的質(zhì)量很小，因此在大沖擊或高過載時(shí)產(chǎn)生的慣性力也很小，具有很強(qiáng)的抗振動(dòng)或沖擊能。但我們都知道氣體運(yùn)動(dòng)控制是非常復(fù)雜的，影響其運(yùn)動(dòng)的因素較多，其精度無法達(dá)到軍用 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。

傾角傳感器在實(shí)用中產(chǎn)品類型是很多的，如電磁擺式等，其產(chǎn)品測(cè)量范圍、精度及抗過載能力較高，在 系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。液體擺傾角傳感器介于固態(tài)和氣態(tài)兩者之間，綜合了氣固態(tài)的優(yōu)缺點(diǎn)。具有系統(tǒng)穩(wěn)定的一大特點(diǎn)，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。

標(biāo)簽： 傾角傳感器