三轴倾角加速度计的原理、特点及应用

三轴倾角加速度计又名三轴加速度传感器，市面上也叫无线倾角加速度计，产品名称很多，但是其结构原理都是一样的。倾角加速度计原理是通过测量给定直线轴向的弹簧上的力来检测直线加速度和重力矢量。加速度计是一种出现在大批量应用中的MEMS传感器。因为其对运动十分敏感的特性，现在在工程监测上用的较多。

对于多数的传感器应用来看，两轴的倾角加速度计已经能满足多数应用，但是有些方面的应用还是集中在三轴加速度传感器中例如在数采设备，贵重资产监测，碰撞监测，测量建筑物振动,风机,风力涡轮机和其他敏感的大型结构振动。

目前的三轴倾角加速度计大多采用压电式、压阻式和电容式三种工作原理，产生的加速度于电阻、电压和电容的变化成正比，所以一定的技术上来讲三个单轴是可以变成一个三轴的。因为集成了三轴MEMS加速度传感器，磁偏角传感器、定位模块内部实时监测加速度和角度变化，可通过角度变化或加速度变化感知整体姿态变化。

在工程上应用最多的还是用于监测建筑物的振动和一些大型解结构物的振动。因为倾角加速度计对运动十分敏感，在监测应用上会更适合。工程上的监测需要高精度，所以对于一些微小的变化都要能捕捉记录。

无线倾角加速度计的特点是能够在预先不知道物体运动方向的场合下，准确且全面的测量出物体的空间加速度，并且体积小（100mm*100mm*60mm），质量轻。安装十分方便，并且一次可连续工作2年。铝合金的材质让其在野外安全性更好，不会轻易被恶劣天气所影响工作。

倾斜振动监测在地质灾害监测领域中需要用到一种专业的监测仪器：无线倾角加速度计。一种集无线通信、数据采集、自我供电防护于一体的三轴倾角振动传感器，主要功能就是对建筑物和大型结构物进行倾斜和振动的监测。

倾斜和振动原本是两个不同的监测属性，可以用两种不同的仪器来监测，但是无线倾角加速度计可以同时监测倾斜和振动。而且因为三轴的无线倾角加速度计对于物体发生运动时的反应十分灵敏，所以在针对一些肉眼无法察觉到的倾斜和振动变化时，优势就会很明显。能够精确的抓住每一次细微的运动变化轨迹，并且分析数据，转换得到可视化的倾斜振动数据。

以两轮平衡小车为例，当检测到倾角存在时要控制小车以一定的加速度运动，才能维持平衡而不至于倒下。因此倾角的测量成为控制小车直立的关键。而在实际小车运动过程中，由于小车本身的运动所产生的加速度会产生很大的干扰信号叠加在上述测量信号上，使得输出信号无法准确反映车模的倾角。

小车运动产生的加速度使得输出电压在实际倾角电压附近波动，虽然可以通过数据平滑滤波将其滤除。但是平滑滤波也会使得信号无法实时反映小车倾角的变化，从而减慢对于车轮的控制，使得小车无法保持平衡，这种情况就需要结合使用陀螺仪来测量。而在其他要求不高的情况下则可以对原始加速度信号进行处理，移除信号中的高频成分，因此一定程度的交流分量也是可以接受的。

使用3轴数据计算倾角
　　假设传感器的X轴与水平面xy之间的夹角为α（称为俯仰角，pitch），Y轴与水平面间的夹角为β（称为滚转角，roll），Z轴与重力方向夹角为γ。

重力加速度在XYZ三个轴上的投影即为三个轴传感器的读数，因此可计算出

根据三个轴加速度的矢量和等于重力加速度，即：

可以推导出计算三个角度的另一种表达式：

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流动分析仪分有连续流动分析仪和间隔流动分析仪，是一种管道化的流动分析法。

它的设备结构较为简单，采用的管道大多由聚乙烯、聚四氟乙烯等材料制成的，具有良好的耐腐蚀性。

由于流动分析去除了繁琐的流程，还能连续自动分析，工作人员操作中也更简便，分析速度更快，节省了人力资源。

气泡间隔技术降低了样品之间的交叉污染，反应过程灵敏，分析频率高，精密度更高。

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台阶仪属于接触式表面形貌测量仪器 。根据使用传感器的不同，接触式台阶测量可以分为电感式、压电式和光电式3种。

产品特点：

·操作简易，从研发到质量控制都有更好的过程控制。

·能够在微电子，半导体，太阳能、超高亮度发光二极管（LED）、医学、材料科学等行业实现纳米级表面形貌测量。

·测量精度较高、量程大、测量结果稳定可靠、重复性好

·可以作为其它形貌测量技术的比对

主要应用范围：

·大学、研究实验室和研究所
·半导体和化合物半导体
·LED：发光二极管

·太阳能
·MEMS：微机电系统
·数据存储
·汽车
·医疗设备

布鲁克DektakXT台阶仪（探针式表面轮廓仪）是一项创新性的设计，可以提供无与伦比的重现性，重现性低于4A。台阶仪这项性能的提高达到了过去四十年 Dektak 技术创新的顶峰，更加巩固了其行业领先地位。通过整合其行业领先产品，DektakXT实现了最高性能。

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