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日本綠測器MIDORI傾斜角度傳感器工作原理
閱讀：1078 發(fā)布時間：2019-3-30日本綠測器MIDORI傾斜角度傳感器工作原理
一,、傾角傳感器原理
綠測器MIDORI傾斜角度傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量,，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,，下面就它們的工作原理進行介紹。
1,、“固體擺”式慣件
固體擺在設(shè)計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,、支架組成， 擺錘受重力G和擺拉力T的作用,，其合外力F為：（1）
其中,，θ為擺線與垂直方向的夾角。在小角度范圍內(nèi)測量時,，可以認為F與θ成線性關(guān)系,。如應變式傾角傳感器就基于此原理。
2,、“液體擺”式慣件
液體擺的結(jié)構(gòu)原理是在玻璃殼體內(nèi)裝有導電液,，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,。當殼體水平時,，電極插入導電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時,，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻RI和RIII,。若液體擺水平時,，則RI＝RIII。當玻璃殼體傾斜時,，電極間的導電液不相等,，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,。如圖3所示,，左邊電極浸入深度小，則導電液減少,，導電的離子數(shù)減少,，電阻RI增大，相對極則導電液增加,，導電的離子數(shù)增加,，而使電阻RIII 減少，即RI＞RIII,。反之,，若傾斜方向相反，則RI＜RIII,。
在液體擺的應用中也有根據(jù)液體位置變化引起應變片的變化,，從而引起輸出電信號變化而感知傾角的變化。在實用中除此類型外,，還有在電解質(zhì)溶液中留下一氣泡,，當裝置傾斜時氣泡會運動使電容發(fā)生變化而感應出傾角的“液體擺”。
3,、“氣體擺”式慣件
氣體在受熱時受到浮升力的作用,，如同固體擺和液體擺也具有的敏感質(zhì)量一樣，熱氣流總是力圖保持在鉛垂方向上,，因此也具有擺的特性,。“氣體擺”式慣性元件由密閉腔體、氣體和熱線組成,。當腔體所在平面相對水平面傾斜或腔體受到加速度的作用時,，熱線的阻值發(fā)生變化,，并且熱線阻值的變化是角度q或加速度的函數(shù)，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”式慣件的敏感機理基于密閉腔體中的能量傳遞，在密閉腔體中有氣體和熱線,，熱線是wei一的熱源,。當裝置通電時，對氣體加熱,。在熱線能量交換中對流是主要形式,。
氣體擺式檢測器件的核心敏感元件為熱線。電流流過熱線,，熱線產(chǎn)生熱量,，使熱線保持一定的溫度。熱線的溫度高于它周圍氣體的溫度,，動能增加,，所以氣體向上流動。在平衡狀態(tài)時,，如圖4(a)所示,，熱線處于同一水平面上，上升氣流穿過它們的速度相同,，即V1＝V1′,，這時，氣流對熱線的影響相同,，由式（7）可知,，流過熱線的電流也相同，電橋平衡,。當密閉腔體傾斜時,，熱線相對水平面的高度發(fā)生了變化，如圖4(b)所示,，因為密閉腔體中氣體的流動是連續(xù)的,，所以熱氣流在向上運動的過程中，依次經(jīng)過下部和上部的熱線,。若忽略氣體上升過程中克服重力的能量損失,，則穿過上部熱線的氣流已經(jīng)與下部熱線的產(chǎn)生熱交換，使穿過兩根熱線時的氣流速度不同,，這時V2¢＞V2,，因此流過兩根熱線的電流也會發(fā)生相應的變化，所以電橋失去平衡，輸出一個電信號,。傾斜角度不同,，輸出的電信號也不同。
如有需求,，請見：綠測器MIDORI傾斜角度傳感器