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几种不同倾角传感器原理

2021-11-30 13:31:44

倾角传感器又称倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计等,在过去,这类传感器通常只是简单的水泡仪,随著自动化及电测技术的发展,倾角传感器种类不断增加,从工作原理上可分为“固体摆式”、“液体摆式”、“气体摆式”三种倾角传感器,下面我们来看看他们是如何工作的。


固体摆式倾角传感器

固体摆动设计中广泛采用力平衡式伺服系统,它由摆锤、摆线、托架等构成,摆动受到重力场和摆动力T的作用,其合外力F=Gsinθ=mgsinθ。它们中,θ是摆线和垂直方向的夹角。当测量小角度范围时,应考虑F和θ之间的线性关系,应变式测斜仪就是基于这个原理。

液体摆式倾角传感器

液体摆的结构原理是在玻璃外壳内装有导电液,由三个铂电极与外置相连,三个电极平行,间隔相同。在外壳水平上,电极插入导电液的深度相同。若两个电极间加一个等幅的交流电压,则两电极间将形成一个离子电流,其液流与RI和RIII相对应。如果液摆水平,则RI=RIII。结果表明,玻璃壳倾斜时,电极之间的导电液不相等,三电极浸液深度也发生变化,而中间电极的浸入深度基本上是相同的。左极管较深时,导电液减少,导电性离子数目减少,电阻RI增加,对极性导电液增加,离子导电性增加,而使电阻RIII降低,即RI>RIII。相反,若倾斜方向相反,则RI液摆应用中还存在着根据液位变化引起应变片的改变,从而引起输出电号改变而检测倾斜角度的变化。除了这一类型之外,在电解液中留有一个气泡,当装置倾斜时,气泡会运动使电容发生变化,从而感应倾角“液体摆”。

气体摆式倾角传感器“气摆”型惯性元件由密封腔、气体、热线等部件组成,当腔偏置于平面相对水平面,或者腔受加速度作用时,热丝阻值改变,且其电阻值变化为角q或加速度的函数,因此还产生了摆效应。在这种情况下,热线阻值的变化来自于气体和热线的能量交换。气体摆式惯性装置的敏感度机制以封闭腔内的能量传输为基础,封闭腔内设有气体和热线,热线是其中的热源。设备通电后,对气体进行加热。对流是热线能量交换的主要形式。


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