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傾角傳感器又稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計，經常用於係統的水平角度變化測量，是一種非常精確的測量小角度的檢測工具，用它可測量被測平麵相對於水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度；已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鑽井、航空航海、工業自動化、智能平台、機械加工等領域不可缺少的重要測量工具。
基礎原理 牛頓第二定律
根(gen)據(ju)牛(niu)頓(dun)第(di)二(er)定(ding)律(lv)基(ji)本(ben)的(de)物(wu)理(li)原(yuan)理(li)，在(zai)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)，速(su)度(du)是(shi)無(wu)法(fa)測(ce)量(liang)的(de)，但(dan)卻(que)可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)其(qi)加(jia)速(su)度(du)。如(ru)果(guo)初(chu)速(su)度(du)已(yi)知(zhi)，就(jiu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)積(ji)分(fen)計(ji)算(suan)出(chu)線(xian)速(su)度(du)，進(jin)而(er)可(ke)以(yi)計(ji)算(suan)出(chu)直(zhi)線(xian)位(wei)移(yi)。所(suo)以(yi)它(ta)其(qi)實(shi)是(shi)運(yun)用(yong)慣(guan)性(xing)原(yuan)理(li)的(de)一(yi)種(zhong)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)。
當傾角傳感器靜止時也就是側麵和垂直方向沒有加速度作用，那麼作用在它上麵的隻有重力加速度；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。
隨著自動化和電子測量技術的發展，傾角傳感器的種類也逐漸增多，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，接下來小明就來分別介紹一下他們的工作原理。
①固體擺
這是一種在設計中廣泛采用力平衡式伺服係統，如圖所示，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 =G sinθ=mg sinθ。其中，θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度範圍內測量時，可以認為F與θ成線性關係，應變式傾角傳感器就基於此原理。
②液體擺
它ta的de結jie構gou原yuan理li是shi在zai玻bo璃li殼ke體ti內nei裝zhuang有you導dao電dian液ye，並bing有you三san根gen鉑bo電dian極ji和he外wai部bu相xiang連lian接jie，三san根gen電dian極ji相xiang互hu平ping行xing且qie間jian距ju相xiang等deng，如ru圖tu所suo示shi。當dang殼ke體ti水shui平ping時shi，電dian極ji插cha入ru導dao電dian液ye的de深shen度du相xiang同tong。如ru果guo在zai兩liang根gen電dian極ji之zhi間jian加jia上shang幅fu值zhi相xiang等deng的de交jiao流liu電dian壓ya時shi，電dian極ji之zhi間jian會hui形xing成cheng離li子zi電dian流liu，兩liang根gen電dian極ji之zhi間jian的de液ye體ti相xiang當dang於yu兩liang個ge電dian阻zuRI和RIII。若液體擺水平時，則RI＝RIII。
dangboliketiqingxieshi，dianjijiandedaodianyebuxiangdeng，sangendianjijinruyetideshenduyefashengbianhua，danzhongjiandianjijinrushendujibenbaochibubian。zuobiandianjijinrushenduxiao，zedaodianyejianshao，daodiandelizishujianshao，dianzuRI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。
③氣體擺
“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成，當腔體所在平麵相對水平麵傾斜或腔體受到加速度的作用時，熱線的阻值發生變化，並且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shi慣guan性xing器qi件jian的de敏min感gan機ji理li基ji於yu密mi閉bi腔qiang體ti中zhong的de能neng量liang傳chuan遞di，在zai密mi閉bi腔qiang體ti中zhong有you氣qi體ti和he熱re線xian，熱re線xian是shi唯wei一yi的de熱re源yuan。當dang裝zhuang置zhi通tong電dian時shi，對dui氣qi體ti加jia熱re。在zai熱re線xian能neng量liang交jiao換huan中zhong對dui流liu是shi主zhu要yao形xing式shi。
氣qi體ti擺bai式shi檢jian測ce器qi件jian的de核he心xin敏min感gan元yuan件jian為wei熱re線xian。電dian流liu流liu過guo熱re線xian，熱re線xian產chan生sheng熱re量liang，使shi熱re線xian保bao持chi一yi定ding的de溫wen度du。熱re線xian的de溫wen度du高gao於yu它ta周zhou圍wei氣qi體ti的de溫wen度du，動dong能neng增zeng加jia，所suo以yi氣qi體ti向xiang上shang流liu動dong。在zai平ping衡heng狀zhuang態tai時shi，如ru左zuo上shang圖tu所suo示shi，熱re線xian處chu於yu同tong一yi水shui平ping麵mian上shang，上shang升sheng氣qi流liu穿chuan過guo它ta們men的de速su度du相xiang同tong，即jiV1=V1，這時，氣流對熱線的影響相同，流過熱線的電流也相同，電橋平衡。當密閉腔體傾斜時，熱線相對水平麵的高度發生了變化。
如ru右you圖tu所suo示shi，密mi閉bi腔qiang體ti中zhong氣qi體ti的de流liu動dong是shi連lian續xu的de，所suo以yi熱re氣qi流liu在zai向xiang上shang運yun動dong的de過guo程cheng中zhong，依yi次ci經jing過guo下xia部bu和he上shang部bu的de熱re線xian。若ruo忽hu略lve氣qi體ti上shang升sheng過guo程cheng中zhong克ke服fu重zhong力li的de能neng量liang損sun失shi，則ze穿chuan過guo上shang部bu熱re線xian的de氣qi流liu已yi經jing與yu下xia部bu熱re線xian的de產chan生sheng熱re交jiao換huan，使shi穿chuan過guo兩liang根gen熱re線xian時shi的de氣qi流liu速su度du不bu同tong，這zhe時shiV2>V2，因此流過兩根熱線的電流也會發生相應的變化，所以電橋失去平衡，輸出對應傾斜角度的電信號。
分析對比 固、液、氣體擺性能差異
基於固體擺、液(ye)體(ti)擺(bai)及(ji)氣(qi)體(ti)擺(bai)原(yuan)理(li)研(yan)製(zhi)的(de)傾(qing)角(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)而(er)言(yan)，它(ta)們(men)各(ge)有(you)所(suo)長(chang)。在(zai)重(zhong)力(li)場(chang)中(zhong)，固(gu)體(ti)擺(bai)的(de)敏(min)感(gan)質(zhi)量(liang)是(shi)擺(bai)錘(chui)質(zhi)量(liang)，液(ye)體(ti)擺(bai)的(de)敏(min)感(gan)質(zhi)量(liang)是(shi)電(dian)解(jie)液(ye)，而(er)氣(qi)體(ti)擺(bai)的(de)敏(min)感(gan)質(zhi)量(liang)是(shi)氣(qi)體(ti)。
氣(qi)體(ti)是(shi)密(mi)封(feng)腔(qiang)體(ti)內(nei)的(de)唯(wei)一(yi)運(yun)動(dong)體(ti)，它(ta)的(de)質(zhi)量(liang)較(jiao)小(xiao)，在(zai)大(da)衝(chong)擊(ji)或(huo)高(gao)過(guo)載(zai)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)慣(guan)性(xing)力(li)也(ye)很(hen)小(xiao)，所(suo)以(yi)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)抗(kang)振(zhen)動(dong)或(huo)衝(chong)擊(ji)能(neng)力(li)。但(dan)氣(qi)體(ti)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)，影(ying)響(xiang)其(qi)運(yun)動(dong)的(de)因(yin)素(su)較(jiao)多(duo)，其(qi)精(jing)度(du)無(wu)法(fa)達(da)到(dao)軍(jun)用(yong)武(wu)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)要(yao)求(qiu)。
固體擺傾角傳感器有明確的擺長和擺心，其機理基本上與加速度傳感器相同。在實用中產品類型較多如電磁擺式，其產品測量範圍、精度及抗過載能力較高，在武器係統中應用也較為廣泛。
液體擺傾角傳感器介於固體擺和氣體擺之間，其係統穩定，在高精度係統中，應用較為廣泛。
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