隨著生產(chǎn)和科學(xué)的不斷發(fā)展,角度測(cè)量越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)科研等各領(lǐng)域,隨著技術(shù)水平和測(cè)量準(zhǔn)確度也在不斷提高。 市場(chǎng)對(duì)于傳感器的需求也是越來(lái)越大，以?xún)A角傳感器為例，目前國(guó)內(nèi)能自主生產(chǎn)傾角傳感器的并不是很多，單從定義上來(lái)看傾角傳感器是用來(lái)測(cè)量相對(duì)于水平面的傾角變化量，換句話(huà)說(shuō)傾角傳感器其實(shí) 是運(yùn)用慣性原理的一種 加速度傳感器 。單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。

     從傾角傳感器的分類(lèi)來(lái)看傾角傳感器安裝軸數(shù)分類(lèi)可以分為單軸和雙軸兩個(gè)種類(lèi)，單軸和雙軸分別能測(cè)量什么角度，單軸傾角傳感器只可以測(cè)繞一個(gè)軸產(chǎn)生的角度變化，雙軸可以測(cè)相對(duì)與兩個(gè)軸的角度變化，我們所說(shuō)的傾角傳感器可以水平安裝和垂直安裝，根據(jù)安裝的方式不同，單軸和雙軸傾角傳感器測(cè)量的角度也不同，雙軸可以測(cè)量翻轉(zhuǎn)和俯仰角，而單軸在選擇水平安裝時(shí)只能測(cè)翻轉(zhuǎn)角或俯仰角，如果單軸在選擇垂直安裝時(shí)只能測(cè)翻轉(zhuǎn)角，俯仰角不可選，目前市場(chǎng)上單軸傾角傳感器居多，且分辨率較高。

1、傾角傳感器原理“固體擺”式慣性器件

　　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(xiàn)、支架組成， 擺錘受重力G和擺拉力T的作用，其合外力F為：

　　其中，θ為擺線(xiàn)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(xiàn)性關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)應(yīng)變式傾角傳感器就基于此原理。

　　2、傾角傳感器原理“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

　　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(lèi)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”。

二、傾角傳感器工作原理：固、液、氣體擺性能比較

　　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(zhǎng)。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(guò)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(wú)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(lèi)型較多如電磁擺式，其產(chǎn)品測(cè)量范圍、精度及抗過(guò)載能力較高，在武器系統(tǒng)中應(yīng)用也較為廣泛。

　　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(lèi)。