“傾角傳感器”顧名思義，就是測量傾斜角度的一種角度傳感器。傾角傳感器應用場所極多，隨著MEMS技術的發展，傾角傳感器得到越來越廣泛的應用。適合應用于工廠、山體、鐵路、隧道、船業、機械、建筑業、醫療事業、橋梁鋪設、水壩建設、汽車行業、核工業和航空航天事業等。

傾角傳感器原理簡介

本質上，傾角傳感器要測量加速度，特別是重力加速度，因此其內部集成了加速度傳感芯片。

該傳感芯片由一個MEMS傳感部件以及外圍信號處理電路組成。MEMS傳感部件示意圖如下：

MEMS傳感部件中的藍色部分是可移動的，而紅色部分是固定的。在加速或減速時，藍色部分將向左或向右移動，藍色和紅色部分之間的電容則隨之改變。通過測量電容C1和C2即可確定加速度。如下圖所示：

也就是說，在被測物傾斜時會產生的加速或減速，令MEMS傳感部件中可移動部分向一側移動，圖示如下：

從該原理中可以看到，在測量過程中MEMS傳感部件對震動會很敏感，被測物體的震動會影響測量結果。所以必須加入濾波器，消除一定頻率之外的干擾。

下面我就盤點一下傾角傳感器的應用場合。

1. 傾角傳感器應用—軌檢儀，用于實時檢測鐵道的傾斜度和高度差。

2. 傾角傳感器應用—基槽清平機，用于地基基槽和農田地面平整。對平整度進行監測和控制。

3. 傾角傳感器應用—水田平地機，用于南方水田土壤平整，水田精細平整技術是在水稻生產過程中節約灌溉用水、提高肥料利用率、抑制雜草生長，提高水稻產量、減少生產成本的重要措施。

4. 傾角傳感器應用—車載光電跟蹤設備上，在光電跟蹤設備基座上安裝雙軸傾角傳感器，實時監測基座的水平度，保證車載光電跟蹤設備高精度工作。

5. 傾角傳感器應用—城市管道機器人；

6. 傾角傳感器應用—船舶氣囊下水過程中；

7. 傾角傳感器應用—船載水平平臺上，用于船載衛星跟蹤天線的底座，以保持天線始終處于水平狀態，對平臺進行實時控制，可以隔離船體的俯仰和橫滾運動，使平臺處于水平；

8. 傾角傳感器應用—大型光電設備基準平面自動調平系統上，由安裝在基座上的傾角傳感器檢測基準平面的傾角大小及方向，將此角度根據調平算法換算為若干個機械支腿的伸長量，驅動機械支腿伸長使基準平面達到水平；

9. 傾角傳感器應用—大型鋪管船吊鉤擺動進行監測和調整；

10 傾角傳感器應用—陸地大型吊車上；

11. 傾角傳感器應用—電視塔；

12. 傾角傳感器應用—潛艇上水平臺校準上，羅經、計程儀都對水平度要求很高，便攜式水平校準儀；

13. 傾角傳感器應用—電動車蹺蹺板上；

14. 傾角傳感器應用—飛艇姿態控制上，用于深林火災監測，確保紅外線成像及其他精密儀器采集數據的準確性；

15. 傾角傳感器應用—無人機上，實時獲取無人接姿態信息，確保安全準確飛行；

16. 傾角傳感器應用—測斜儀上；

17. 傾角傳感器應用—山體滑坡監測上；

18. 傾角傳感器應用—水平校正儀；

19. 傾角傳感器應用—火炮上，火炮射擊時對炮床傾角的要求很高，利用傳感器設計的數字式象限儀，可明顯提高規正炮床的速度，降低操作難度；

20. 傾角傳感器應用—火炮野外作業時調平系統上；

21. 傾角傳感器應用—衛星姿態控制上；

22. 傾角傳感器應用—頂橋施工上；

23. 傾角傳感器應用—人體上肢動作輸入設備上；

24. 傾角傳感器應用—工廠，工廠中很多地方都能用到傾角傳感器，如：鋼鐵工廠里鑄造的鐵皮表面的平滑度以及工廠煙筒的傾斜度等；

25. 傾角傳感器應用—山體，可以用來檢測山體的傾斜角度、山體滑坡等自然災害的發生；

26. 傾角傳感器應用—鐵路，鐵路行業可以用來測量鐵軌的平滑度、高速列車車體傾斜度的測量以及鐵軌旁的信號塔的傾斜角度；

27. 傾角傳感器應用—隧道，可以在隧道建設中測量隧道的水平度等；

28. 傾角傳感器應用—船舶業，船舶業上一般使用傾角傳感器來檢測船體本身在運行過程中的傾斜情況，防止由于傾斜度過大而導致翻船現象；

29. 傾角傳感器應用—機械安裝，用于大理石平臺水平的調整、零位的校準、機床的調平等；

30. 傾角傳感器應用—建筑業，建筑業對水平和垂直的要求比較高，所以在建筑業傾角傳感器使用的空間很大，使用的地方也比較多，但目前的使用量較少，有待進一步市場的開發；

31. 傾角傳感器應用—醫療事業，普遍應用在醫療器械和人體檢測等方面；

32. 傾角傳感器應用—橋梁鋪設，主要用于橋梁的設計和建設；

33. 傾角傳感器應用—水壩建設，在水壩建設中用于水壩的監測，實時監測水壩的位移和水壩收沖擊之后微小傾斜的角度；

34. 傾角傳感器應用—汽車行業，可用于汽車的四個輪輪胎的定位以及防盜系統，也可用于各種通訊車和工程車傾斜角度的監測，甚至是車載的天線定位以及地面的導航系統；

35 傾角傳感器應用—核工業和航天事業，可以應用在探測衛星中，實時體統探測衛星本體傾斜的角度和運行的狀況。

疑問解答

1. 名詞解釋

補償交叉靈敏度：僅用于雙軸型傾角傳感器。一般情況下，一個軸的傾斜會影響另外一個軸。該補償能夠盡可能的減小這種影響。

振動抑制特性：用于設置濾波器。通過設置，能夠消除振動帶來的負面影響，獲得穩定的信號輸出。

溫度系數：傾角傳感器會受溫度影響，隨著溫度的升高輸出信號會變差。

軸指定：對于TMS/TMM88模擬量，有兩個通道：A通道和B通道。默認情況下，A通道指定對應X軸，B通道指定對應Y軸。這種對應關系可以通過編程器進行編程改變。

2.為什么具有塑料和鋁合金金屬兩種外殼？

分別應用于不同的環境里。對于室內和工廠內的應用，一般使用塑料外殼，性價比高。對于室外的應用，特別是野外靠近植物的場景（例如割草機），一般使用金屬外殼，因為植物分泌的酸性物質會腐蝕塑料外殼。但是，在有水泥粉塵的環境里，一般使用塑料外殼。

3. 為什么有IP65和IP67兩種防護等級？

兩種防護的意義不同，相互獨立。IP65表示：任何角度水的低壓噴射；IP67表示：短時間內耐浸泡。

4. 什么是可配置的數字濾波器？

濾波器有兩種：巴特沃茨（Butterworth）濾波器和臨界阻尼濾波器（Critically damped）。巴特沃茨更適用于測量非移動的、振動較強的物體，例如大型鉆井臺；臨界阻尼濾波器更適合用于測量移動的物體，例如工程車輛、農業車輛等。目前市面上絕大多數的傾角傳感器僅配備了巴特沃茨濾波器，甚至不配備任何濾波器；而東方微電的傾角傳感器同時配備兩種以供客戶選擇。