大家好，我是【廣州工控傳感★科技】Celesco傾角傳感器事業(yè)部，張工。

Celesco傾角傳感器，也稱為傾斜傳感器、測角儀或坡度傳感器，可以測量物體在重力作用下的角度。 隨著微機電系統(tǒng)MEMS制造技術(shù)的進步，采用MEMS技術(shù)制造的傾角傳感器測量精度非常高。

下面從兩個例子來說明MEMS傾斜傳感器的原理。

簡而言之，Celesco傾角傳感器通過地球重力非接觸式測量目標(biāo)物體的傾角。 本質(zhì)上，傾角傳感器需要測量加速度，尤其是重力加速度，所以它內(nèi)部集成了加速度傳感器芯片。 加速度傳感器芯片由MEMS傳感器組件和外圍信號處理電路組成。 其MEMS傳感元件示意圖如下：

Celesco傳感器感應(yīng)部分的藍色部分是可移動的，而紅色部分是固定的。 在加速或減速時，藍色部分會左右移動，藍色和紅色部分之間的電容會相應(yīng)變化。 加速度可以通過測量電容 C1 和 C2 來確定。 如下所示：

也就是說，被測物體傾斜時發(fā)生的加速或減速導(dǎo)致MEMS傳感部分的可移動部分向一側(cè)移動，如下圖所示：

從這個原理可以看出，Celesco位移傳感器在測量過程中對振動非常敏感，被測物體的振動會影響測量結(jié)果。因此，必須加一個濾波器來消除超過一定頻率的干擾。 一些傾斜傳感器制造商還會根據(jù)用戶需要配備過濾器。

有兩種類型的濾波器：巴特沃斯濾波器和臨界阻尼濾波器。 Butterworth 更適合測量非移動的、振動較大的物體，例如大型鉆機； 臨界阻尼濾波器更適用于測量移動物體，如工程車輛、農(nóng)用車輛等。目前市場上絕大多數(shù)傾角傳感器僅配備巴特沃斯濾波器，或者沒有配備任何濾波器。

示例 2：

Celesco傳感器的基本原理是將微機電系統(tǒng) (MEMS) 傳感器單元嵌入到完全原型化的專用集成電路 (ASIC) 中。 一個帶有兩個電極的簡單模型可以很容易地解釋 MEMS 傳感器的作用。 簡單模型中使用的電極之一是固定電極，另一個連接到彈簧元件的是彈性電極（質(zhì)量塊）。見下圖。

當(dāng)傾角儀處于水平位置時（見圖 2.1），測量電極之間的相應(yīng)電容。 如果傳感器傾斜（見圖 2.2），彈性電極將改變其相對于固定電極的位置，傳感器單元測量的兩個電極之間的電容也會相應(yīng)變化。 電容的變化被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的斜率值。

事實上，MEMS加速度計的工作原理與Celesco傳感器類似，并且已在許多工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中得到驗證，例如手機和汽車安全氣囊中的運動傳感器。

Celesco傳感器相關(guān)術(shù)語解釋：

補償交叉靈敏度：僅用于雙軸傾角傳感器。 一般來說，一個軸的傾斜會影響另一個軸。 補償可以盡可能地減少這種影響。

振動抑制特性：用于設(shè)置濾波器。 通過設(shè)置，可以消除振動帶來的負(fù)面影響，獲得穩(wěn)定的信號輸出。

溫度系數(shù)：傾斜傳感器會受到溫度的影響，輸出信號會隨著溫度的升高而變差。