德國P+F傾角傳感器，倍加福傾角傳感器

傾角傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量，從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”三種傾角傳感器，傾角傳感器還可以用來測量相對(duì)于水平面的傾角變化量倍加福的新一代F99傾角測量傳感器簡單、耐用、外殼緊湊，是工業(yè)環(huán)境中的理想選擇。 F99傾角測量傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)化的 4 … 20 mA 模擬量接口，測量范圍在0 … 360°之間，無需昂貴的總線系統(tǒng)。彈簧塊系統(tǒng)使反應(yīng)速度加快，倍加福提供了無接觸的傳感器：單雙軸兩種版本。僅需兩個(gè) Teach-In按鈕，您就可以簡便地調(diào)整開關(guān)輸出。
F99 傾角測量傳感器的顯著特點(diǎn):
非接觸式地測量一個(gè)軸或兩個(gè)軸的傾角
測量范圍 0 … 360°
精度0.1°
模擬量和開關(guān)量輸出
兩個(gè)可調(diào)開關(guān)點(diǎn) 
防護(hù)等 IP68/IP69K

德國P+F傾角傳感器，倍加福傾角傳感器
理論基礎(chǔ)就是牛頓定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器。  傾角傳感器
當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。 　　隨著MEMS 技術(shù)的發(fā)展，慣性傳感器件在過去的幾年中成為zui成功,應(yīng)用zui廣泛的微機(jī)電系統(tǒng)器件之一，而微加速度計(jì)（microaccelerometer）就是慣性傳感器件的杰出代表。作為zui成熟的慣性傳感器應(yīng)用，現(xiàn)在的MEMS 加速度計(jì)有非常高的集成度，即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個(gè)芯片上。 　　傾角傳感器把MCU，MEMS加速度計(jì)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面�？梢灾苯虞敵鼋嵌鹊葍A斜數(shù)據(jù)，讓人們更方便的使用它。 　　其特點(diǎn)是： 硅微機(jī)械傳感器測量（MEMS）以水平面為參面的雙軸傾角變化。輸出角度以水準(zhǔn)面為參考，基準(zhǔn)面可被再次校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)方式輸出，接口形式包括RS232、RS485和可等多種方式。抗外界電磁干擾能力強(qiáng)。 　　承受沖擊振動(dòng)10000G。
固體擺在設(shè)計(jì)中廣泛采用力平衡式伺服系統(tǒng)，如圖1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：（1） 　　其中，θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度范圍內(nèi)測量時(shí)，可以認(rèn)為F與θ成線性關(guān)系。如應(yīng)變式傾角傳感器就基于此原理。

編輯本段“液體擺”式慣性器件
　　液體擺的結(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RI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。如圖3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 減少，即RI>RIII。反之，若傾斜方向相反，則RI<RIII。 　　在液體擺的應(yīng)用中也有根據(jù)液體位置變化引起應(yīng)變片的變化，從而引起輸出電信號(hào)變化而感知傾角的變化。在實(shí)用中除此類型外，還有在電解質(zhì)溶液中留下一氣泡，當(dāng)裝置傾斜時(shí)氣泡會(huì)運(yùn)動(dòng)使電容發(fā)生變化而感應(yīng)出傾角的“液體擺”。
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。“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和組成。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)，的阻值發(fā)生變化，并且阻值的變化是角度q或加速度的函數(shù)，因而也具有擺的效應(yīng)。其中阻值的變化是氣體與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，是*的熱源。當(dāng)裝置通電時(shí)，對(duì)氣體加熱。在能量交換中對(duì)流是主要形式。 　　對(duì)流傳熱的方程為：（2） 　　其中：h—熱量傳遞系數(shù)（w/m2×k），s—表面積（m2），TH—溫度（K），TA—氣體溫度（K）。 　　熱量傳遞系數(shù)h與流體的熱傳導(dǎo)率、動(dòng)力學(xué)粘度、流體速度和直徑有關(guān)，表示為：（3） 　　其中：Nu為—努塞爾（Nusselt）數(shù)，l—熱傳導(dǎo)率（W/mK），Re—雷諾（Reynold）數(shù)，U—流體速度（m2/s）,D—的直徑（m）,n—流體的動(dòng)力學(xué)粘度。 　　當(dāng)氣流以速度U垂直穿過時(shí)，（4） 　　將（4）式代入（3）式得：（5） 　　根據(jù)熱平衡方程可得： 　　所以：（6） 　　假設(shè)和s為常數(shù)，則有：（7） 　　從式（7）可以看出，當(dāng)流體的動(dòng)力學(xué)粘度、密度和熱傳導(dǎo)特性一定時(shí)，若周圍流體的速度不同，則流過的電流也不同，從而引起兩端的電壓也產(chǎn)生相應(yīng)的變化。氣體擺式慣性器件就是根據(jù)一原理研制的。 　　氣體擺式檢測器件的核心敏感元件為。電流流過，產(chǎn)生熱量，使保持一定的溫度。的溫度高于它周圍氣體的溫度，動(dòng)能增加，所以氣體向動(dòng)。在平衡狀態(tài)時(shí)，如圖4（a）所示，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)的影響相同，由式（7）可知，流過的電流也相同，電橋平衡。當(dāng)密閉腔體傾斜時(shí)，相對(duì)水平面的高度發(fā)生了變化，如圖4（b）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。若忽略氣體上升過程中克服重力的能量損失，則穿過上部的氣流已經(jīng)與下部的產(chǎn)生熱交換，使穿過兩根時(shí)的氣流速度不同，這時(shí)V2&cent;>V2，因此流過兩根的電流也會(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)。傾斜角度不同，輸出的電信號(hào)也不同。
編輯本段固、液、氣體擺比較
　　就基于固體擺、液體擺及氣體擺原理研制的傾角傳感器而言，它們各有所長。在重力場中，固體擺的敏感是擺錘，液體擺的敏感是電解液，而氣體擺的敏感是氣體。 　　氣體是密封腔體內(nèi)的*運(yùn)動(dòng)體，它的較小，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)品測量范圍、精度及抗過載能力較高，在武器系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。