德国P+F倾角传感器，倍加福倾角传感器
倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，倾角传感器还可以用来测量相对于水平面的倾角变化量倍加福的新一代F99倾角测量传感器简单、耐用、外壳紧凑，是工业环境中的理想选择。 F99倾角测量传感器提供标准化的 4 … 20 mA 模拟量接口，测量范围在0 … 360°之间，无需昂贵的总线系统。弹簧块系统使反应速度加快，倍加福提供了无接触的传感器：单双轴两种版本。仅需两个 Teach-In按钮，您就可以简便地调整开关输出。
F99 倾角测量传感器的显著特点:
非接触式地测量一个轴或两个轴的倾角
测量范围 0 … 360°
精度0.1°
模拟量和开关量输出
两个可调开关点
防护等 IP68/IP69K
德国P+F倾角传感器，倍加福倾角传感器
理论基础就是牛顿定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。 倾角传感器
当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。 随着MEMS 技术的发展，惯性传感器件在过去的几年中成为zui成功,应用zui广泛的微机电系统器件之一，而微加速度计（microaccelerometer）就是惯性传感器件的杰出代表。作为zui成熟的惯性传感器应用，现在的MEMS 加速度计有非常高的集成度，即传感系统与接口线路集成在一个芯片上。 倾角传感器把MCU，MEMS加速度计，模数转换电路，通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。可以直接输出角度等倾斜数据，让人们更方便的使用它。 其特点是： 硅微机械传感器测量（MEMS）以水平面为参面的双轴倾角变化。输出角度以水准面为参考，基准面可被再次校准。数据方式输出，接口形式包括RS232、RS485和可等多种方式。抗外界电磁干扰能力强。 承受冲击振动10000G。
固体摆在设计中广泛采用力平衡式伺服系统，如图1所示，其由摆锤、摆线、支架组成， 摆锤受重力G和摆拉力T的作用，其合外力F为：（1） 其中，θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时，可以认为F与θ成线性关系。如应变式倾角传感器就基于此原理。
编辑本段“液体摆”式惯性器件
液体摆的结构原理是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等，如图2所示。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时，则RI=RIII。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变。如图3所示，左边电极浸入深度小，则导电液减少，导电的离子数减少，电阻RI增大，相对极则导电液增加，导电的离子数增加，而使电阻RIII 减少，即RI>RIII。反之，若倾斜方向相反，则RI<RIII。 在液体摆的应用中也有根据液体位置变化引起应变片的变化，从而引起输出电信号变化而感知倾角的变化。在实用中除此类型外，还有在电解质溶液中留下一气泡，当装置倾斜时气泡会运动使电容发生变化而感应出倾角的“液体摆”。
气体在受热时受到浮升力的作用，如同固体摆和液体摆也具有的敏感一样，热气流总是力图保持在铅垂方向上，因此也具有摆的特性。“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、气体和组成。当腔体所在平面相对水平面倾斜或腔体受到加速度的作用时，的阻值发生变化，并且阻值的变化是角度q或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中阻值的变化是气体与之间的能量交换引起的。 “气体摆”式惯性器件的敏感机理基于密闭腔体中的能量传递，在密闭腔体中有气体和，是*的热源。当装置通电时，对气体加热。在能量交换中对流是主要形式。 对流传热的方程为：（2） 其中：h—热量传递系数（w/m2×k），s—表面积（m2），TH—温度（K），TA—气体温度（K）。 热量传递系数h与流体的热传导率、动力学粘度、流体速度和直径有关，表示为：（3） 其中：Nu为—努塞尔（Nusselt）数，l—热传导率（W/mK），Re—雷诺（Reynold）数，U—流体速度（m2/s）,D—的直径（m）,n—流体的动力学粘度。 当气流以速度U垂直穿过时，（4） 将（4）式代入（3）式得：（5） 根据热平衡方程可得： 所以：（6） 假设和s为常数，则有：（7） 从式（7）可以看出，当流体的动力学粘度、密度和热传导特性一定时，若周围流体的速度不同，则流过的电流也不同，从而引起两端的电压也产生相应的变化。气体摆式惯性器件就是根据一原理研制的。 气体摆式检测器件的核心敏感元件为。电流流过，产生热量，使保持一定的温度。的温度高于它周围气体的温度，动能增加，所以气体向动。在平衡状态时，如图4（a）所示，处于同一水平面上，上升气流穿过它们的速度相同，即V1=V1′，这时，气流对的影响相同，由式（7）可知，流过的电流也相同，电桥平衡。当密闭腔体倾斜时，相对水平面的高度发生了变化，如图4（b）所示，因为密闭腔体中气体的流动是连续的，所以热气流在向上运动的过程中，依次经过下部和上部的。若忽略气体上升过程中克服重力的能量损失，则穿过上部的气流已经与下部的产生热交换，使穿过两根时的气流速度不同，这时V2¢>V2，因此流过两根的电流也会发生相应的变化，所以电桥失去平衡，输出一个电信号。倾斜角度不同，输出的电信号也不同。
编辑本段固、液、气体摆比较
就基于固体摆、液体摆及气体摆原理研制的倾角传感器而言，它们各有所长。在重力场中，固体摆的敏感是摆锤，液体摆的敏感是电解液，而气体摆的敏感是气体。 气体是密封腔体内的*运动体，它的较小，在大冲击或高过载时产生的惯性力也很小，所以具有较强的抗振动或冲击能力。但气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到军用武器系统的要求。 固体摆倾角传感器有明确的摆长和摆心，其机理基本上与加速度传感器相同。在实用中产品类型较多如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，在武器系统中应用也较为广泛。
