摘要：本文簡述了傾角傳感器的原理和發展狀況對幾種原理的傾角傳感器的性能作了比較，并給出了相應產品的性能參數

 

一、傾角傳感器原理

傾角傳感器經常用于系統的水平測量，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，下面就它們的工作原理進行介紹

１、“固體擺”式慣性器件

固體擺在設計中廣泛采用力平衡式伺服系統，如圖１所示，其由擺錘、擺線、支架組成，　擺錘受重力ＧGPS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測量時，可以認為Ｆ與θ成線性關系如應變式傾角傳感器就是基于此原理

２、“液體擺”式慣性器件

液體擺的結構原理是在玻璃殼體內裝有導電液，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所示當殼體水平時，電極插入導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，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻ＲＩ和ＲＩＩＩ若慣性導航液體擺水平時，則ＲＩ＝ＲＩＩＩ當玻璃殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發生變化，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，則導電液減少，導電的離子數減少，電阻ＲＩ增大，相對極則導電液增加，導電的離子數增加，而使電阻ＲＩＩＩ　減少，即ＲＩ＞ＲＩＩＩ反之，若傾斜方向相反，則ＲＩ＜ＲＩＩＩ

在液體擺的應用中也有根據液體位置變化引起應變片的變化，從而引起輸出電信號變化而感知傾角的變化在實用中除此類型外，還有在電解質溶液中留下一氣泡，當裝置傾斜時氣泡會運動使電容發生變化而感應出傾角的“液體擺”

３　“氣體擺”式慣性器件

氣體在受熱時受到浮升力的作用，如同固體擺和液體擺也具有的敏感質量一樣，熱氣流總是力圖保持在鉛垂方向上，因此也具有擺的特性“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成當腔體所在平面相對水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時，熱線的阻值發生變化，并且慣性導航熱線阻值的變化是角度ｑ或加速度的函數，因而也具有擺的效應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