在建筑机械、路面机械、港口机械、起重机械等工程机械领域中 , 为了达到机械状态监测和姿态控制的目的 , 要求倾角传感器能精确测量某平面相对水平面的倾斜角度。

倾角传感器用于操作动作频繁、露天等环境恶劣的场合 , 因此在响应速度、可靠性、体积、稳定性、使用寿命和成本方面要求很高。基于 MEMS 加速度传感器的倾角传感器采用体积小、功耗低、响应速度快和高可靠的传感元件 , 已经广泛应用于工程机械领域。然而此类倾角传感器均存在零位偏差 , 如果不对倾角传感器进行零位偏差补偿 , 将会影响倾角传感器的精度。

倾角传感器的测量原理

在微加速度传感器中, 通过测量力或位移来得到加速度。而测量力或位移的方法有很多 , 根据不同的检测方法 , 可将微加速度传感器分别称为压阻式、电容式、谐振式、伺服式和隧道式加速度微传感器。

电容式加速度微传感器具有灵敏度高、直流响应和噪声特性好、温漂低、低温灵敏度好、功耗低等优点, 因此采用MEMS 传感器作为微加速度传感器。其敏感元件的简化结构。当传感器感受到加速度作用时 , 中央极板随弹性梁向固定极板的一端移动 , 使两极板电容值不相等 , 即 C S1<C S2 , 并使中央极板电压输出的幅值随传感器所敏感到的加速度变化而变化。

倾角传感器包括电源模块、加速度传感器模块、滤波模块、温度传感器模块、微处理器模块、参数存储模块、通讯模块。加速度传感器为双轴加速度传感器 , 能同时测量两个正交方向的加速度 , 输出信号为 2 路 PWM 脉波 , 其脉波占空比分别与两敏感轴方向上所受的加速度成正比。在零位标定后 , 标定因数存储于参数存储模块中 , 微处理器处理输出的脉

波信号并进行线性补偿 , 通过 CAN 总线输出倾斜角度。