别找了,关于倾⾓计,你想知道的都在这了
测斜仪是通过测量测斜管轴线与铅锤线之间的夹⾓变化量,来监测⼟、岩⽯和建筑物的侧向(⽔平)位移和竖向(垂直)位移的⾼精度仪器。测斜仪有活动型和固定型两种。
测斜类仪器中英⽂表述辨析
对测斜类产品来说,“测斜仪”更偏重定性且分辨⼒较低;“倾⾓计”更偏重定量且分辨⼒较⾼。
以Jewell品牌为例,Jewell测斜类仪器的精度和分辨⼒均能达到很⾼的⽔平,因此在产品资料的翻译中均选择了“倾⾓计”这⼀名称。但实际上,我们把精度最⾼的传感器称为“tiltmeter”,把通⽤900系列产品称为“clinometer”。
01 倾斜测量概述
倾⾓的定义 …
直线或平⾯与⽔平线或⽔平⾯所成的⾓,或者⼀直线与其在平⾯上的射影所成的⾓等,都叫倾⾓。
倾斜测量的定义 …
直接法测量:在⼀个测点上直接测量偏离基准⾯(或基准线) 的夹⾓,所采⽤仪器称倾⾓计(倾斜仪)。倾⾓计的种类很多,可分为两类,⼀类是以液体⽔平⾯为测量基准⾯,另⼀类是以铅垂线为测量基准线。
倾⾓与⽅位⾓辨析 …
为了确定多⾃由度刚体(飞机、宇宙飞船、卫星、⽕箭以及导弹等)的运动状态,理论上⼀般根据参考系和旋转轴的不同分为三个⾓度描述转动:章动⾓、进动⾓和⾃转⾓。⽽在⼯程实际分析和测量飞⾏器运动时,⼀般称为⽅位⾓、俯仰⾓和翻滚⾓。
⽅位⾓
俯仰⾓
翻滚⾓
⽅位⾓、俯仰⾓和翻滚⾓的精确动态测量对于实现飞⾏器姿态监测、调节和控制具有⾮常重要的意义。
02 ⾓度计量单位
⾓度制 …
⽤度(°)、分(′)、秒(″)来测量⾓的⼤⼩的制度叫做⾓度制。
86年属什么生肖规定周⾓的360分之⼀为1度的⾓,⽤度作为单位来度量⾓的单位制叫做⾓度制。注意“度”是单位,⽽⾮“1度”,因为单位的定义是计量事物标准量的名称。1度=60⾓分=3600⾓秒。
车臣历史弧度制 …
⽤弧长与半径之⽐度量对应圆⼼⾓⾓度的⽅式,叫做弧度制,⽤符号rad表⽰,读作弧度。
1弧度等于半径长的圆弧所对的圆⼼⾓。由于圆弧长短与圆半径之⽐,不因为圆的⼤⼩⽽改变,所以弧度数也是⼀个与圆的半径⽆关的量。⾓度以弧度给出时,通常不写弧度单位。1弧度= 57.296⾓度。
03 倾⾓传感器测量原理
⽬前市场上⼴泛使⽤的主流分类⽅式将其细分为以下三种类型:
•电解液式倾⾓传感器;
减碳•MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)倾⾓传感器;
•⼒平衡式倾⾓传感器。
01 电解液式倾⾓传感器
结构组成:
电解液式倾⾓传感器应⽤了液体摆原理,其作为传感元件,本质上是电⼦⽔准仪(电⼦⽔平仪)。由⼀个装有电解液的玻璃瓶和三个与电解液接触的电极组成(2个激励电极+1个拾取电极)。
测量原理:
悬浮在装有电解液的容器中的⽓泡始终被重⼒⽮量垂直平分。传感器倾斜时,⼩瓶围绕⽓泡运动,交替覆盖和暴露两个激励电极。在激励电极上施加恒定交流电压时,在中⼼拾取电极处测量的交流输出与倾⾓呈线性⽐例变化。换⾔之,传感器的作⽤相当于交流可变电阻(电位计)。在经过适当的信号调理后就能够得到倾⾓的测量值。
02 MEMS(微机电系统)倾⾓传感器
结构组成:
MEMS倾⾓传感器通过内置的加速度传感芯⽚实现对⽬标物体倾⾓的⾮接触式测量。加速度传感芯⽚由MEMS传感部件和信号处理电路组成,MEMS传感部件如左图所⽰。
测量原理:
图中蓝⾊部分可移动,红⾊部分固定。当被测物倾斜时会产⽣加速或减速,使得蓝⾊部分移动并导致红蓝之间电容发⽣变化,通过测量电容C1及C2即可确定加速度(如下图所⽰)。
03 ⼒平衡式倾⾓传感器
结构组成:
是⼀种⼒反馈伺服平衡测量装置,通常由⾮接触位移传感器、⼒矩马达、误差和放⼤电路、反馈电路、悬臂质量块五部
是⼀种⼒反馈伺服平衡测量装置,通常由⾮接触位移传感器、⼒矩马达、误差和放⼤电路、反馈电路、悬臂质量块五部分组成。
结构组成:
应⽤固体摆原理,悬臂质量块与⼒矩马达的电枢连接在⼀起。⾮接触位移传感器⽤于检测质量块的位移量和⽅向。当整个传感器发⽣倾斜时,悬臂质量块便离开原来的平衡位置,⾮接触位移传感器检测出该变化后,将位置信号送⼊误差和放⼤电路,⼀⽅⾯传感器输出与倾⾓成⼀定⽐例的模拟信号;
另⼀⽅⾯,该信号经反馈电路送⼊⼒矩马达的线圈,此时,⼒矩马达会产⽣⼀个与悬臂质量块运动⽅向相反、⼤⼩相等的⼒矩,⼒图使悬臂质量块回到原来的平衡位置。这样经过⼀定的时间后,悬臂质量块就停留在⼀个新的平衡位置上,这时,传感器输出的信号才是真正有效的信号。该输出信号⼀般为直流电压信号,也可内置V/I转换,输出4~20mA信号。但⽆论是输出电压或者电流信号,都与⽤度来表⽰的⾓度值成正弦关系。也就是说,要直接以度、分、秒为计量单位来表⽰⾓度值时,必须将传感器输出的电压或电流信号进⾏反正弦运算。
04 倾⾓传感器性能的关键参数
深⼊了解产品的关键参数,能够更加准确的判断产品适配度。在测量及数据采集过程中能够判断相关数字特征、解决实际问题。
静态特性
传感器静态校准曲线(实际曲线)是在静态标准条件下测定的。利⽤⼀定精度等级的校准设备,对传感器进⾏往复循环测试,即可得到输出-输⼊数据。将这些数据取平均,即为传感器的静态校准曲线。
线性度
在规定的条件下,传感器静态校准曲线(实际曲线)与拟合直线间最⼤偏差与满量程输出值的百分⽐称为线性度。
灵敏度
培养
传感器的灵敏度是指到达稳定⼯作状态时,输出变化量与引起此变化的输⼊变化量之⽐。
线性传感器
⾮线性传感器
精度
精密度δ:说明传感器测量结果的分散程度,是随机误差⼤⼩的标志,精密度⾼,意味着随机误差⼩。注意:精密度⾼不⼀定正确度⾼。
准确度ε:说明传感器输出值与真值的偏离程度。正确度是系统误差⼤⼩的标志,准确度⾼意味着系统误差⼩。同样,正确度⾼不⼀定精密度⾼。
精度:是精密度与正确度两者的总和,准确度⾼表⽰精密度和正确度都⽐较⾼。在最简单的情况下,可取两者的代数和。
和。
精确等级A:在⼯程应⽤中,为了简单表⽰测量结果的可靠程度。
•总结:
•精密度:分散性,衡量随机误差;
•准确度:与真值偏离度,衡量系统误差;
•精度:综合优良程度。
分辨⼒
分辨⼒是指传感器能检测到的最⼩的输⼊增量。有些传感器,当输⼊量连续变化时,输出量只作阶梯变化,则分辨⼒就是输出量的每个“阶梯”所代表的输⼊量的⼤⼩。
迟滞
表征测量系统在全量程范围内,输⼊量由⼩到⼤(正⾏程)与由⼤到⼩(反⾏程)标定曲线不重合的程度。亦称滞后、回程误差、回差或变差。
重复性优秀党员
是指传感器输⼊量按同⼀⽅向在全测量范围内作多次测量时,输出特性不⼀致的程度。
稳定性
表⽰传感器在较长时间内保持其性能参数的能⼒,故⼜称长期稳定性。
漂移
传感器在输⼊量不变的情况下,输出量随时间变化的现象。
时间漂移:是指在规定的条件下,零点或灵敏度随时间的缓慢变化;
温度漂移:为环境温度变化⽽引起的零点或灵敏度漂移。
标度变换率
唱歌的英语怎么说将对应参数值的⼤⼩转换成能直接显⽰有量纲的被测⼯程量数值,也称为⼯程转换。
05 传感器选⽤原则
# 原则 1
不应盲⽬的采⽤超过测试⽬的所要求精度的仪器;
# 原则 2
当测试系统有许多环节组成时,该系统各环节的精度应是同⼀等级的。
注意事项
1.灵敏度的选择:
⼀般来说,传感器灵敏度越⾼越好,但在确定灵敏度时,要考虑以下⼏个问题:
•量程范围;
•灵敏度过⾼引起的⼲扰问题;
•交叉灵敏度问题#。
2.线性范围的选择:
传感器在线性范围内输出与输⼊成⽐例关系,线性范围愈宽,则传感器⼯作量程愈⼤。
3.测量⽅式的选择:
传感器⼯作⽅式,也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如,接触与⾮接触测量、破坏与⾮破坏性测量、在线与⾮在线测量等。
倾⾓传感器
Jewell Instruments是加速度传感器和倾斜传感器以及电⼦罗盘,航空电⼦元件,螺线管和⾯板仪表的制造和销售⼚商。为航空航天,医疗,⼯业,电信等众多⾏业提供定制解决⽅案。
其主要产品为⾼质量传感器(包括加速度计和倾⾓计),在航空电⼦组件的增值领域已经成为标准设计和定制设计的主要⼚商。
欧美⼤地⽬前代理Jewell产品9类(500系列、600系列、700系列、750系列、800系列、850系列、900系列、微型倾⾓传感器、信号调理板),51+1(DXI-100/200)种产品。涵盖了⽬前主流的所有三种(电解液、⼒平衡、MEMS)倾⾓传感器类型。做早餐的英文
#500系列
钻孔测斜仪是Jewell公司30多年倾⾓传感器经验和专业技能的尖端之作,代表了精密传感器制造⼯程的巅峰。应⽤包括⽕⼭和地壳构造的研究、⽔⼒压裂裂缝测绘、微变形监测、深海地球物理勘探等。
# 600系列
600系列电解液倾⾓计具有超⾼的分辨⼒,且⼏乎没有长期漂移,输出为稳定的±8V 直流电压(±16V 差分)。坚固、可靠、极其精确,是⽕⼭监测、⾼精度岩⼟⼯程、桥梁挠度监测、精密计量、雷达平台调平和⾼准确度倾⾓监测等应⽤的⾸选。
# 700系列
建筑施工队700系列电解液倾⾓计均为平台安装或底板安装形式,便于安装在⽔平表⾯上,其中A716-2型是特别设计安装于墙⾯的型号。另外,700系列中还有D711、A711的⼴⾓型,适⽤于在倾⾓变化幅度⼤的测量领域内应⽤。