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單軸、雙軸
、三軸傾角傳感器有什么區(qū)別
？
專欄：技術(shù)支持
發(fā)布日期：2020-07-17
閱讀量：6211
作者：安泰
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　　日常的空間維度由長
、寬
、高三個(gè)維度組成
，而傾角傳感器可以測量這三個(gè)維度的傾斜角度
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！　∪鐖D所示，以X軸單軸傾角傳感器為例
，傳感器的測量面只能與X軸有夾角
，傾斜面是固定在一條軸線（Y軸）進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的。
　　日常的空間維度由長
、寬
、高三個(gè)維度組成，而傾角傳感器可以測量這三個(gè)維度的傾斜角度
。因此
，傾角傳感器按軸向可分為單軸、雙軸和三軸。根據(jù)字面意思
，單軸傾角傳感器只能測量某一方向的角度
，雙軸傾角傳感器則可以測量互相垂直的兩個(gè)方向的角度，而三軸則可以測量三維空間中三個(gè)方向繞任意軸變化的角度
。 


　　我們常說的傾角傳感器一般是指單軸的傾角傳感器

，單軸傾角傳感器的理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律。根據(jù)基本的物理原理
，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部
，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度
。如果初速度已知
，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移
。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器
。 

　　而雙軸傾角傳感器則是在單軸的基礎(chǔ)上結(jié)合具體的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出的一款針對兩個(gè)方向夾角大小的測量工具
。

　  雙軸傾角傳感器通過直接測量被測物體的加速度
，經(jīng)過積分運(yùn)算可以得到物體的線速度，然后進(jìn)一步可以得到物體的位移
。從根本上來說傾角傳感器仍是屬于慣性傳感器
，遵循物體運(yùn)動(dòng)的慣性定律和積分計(jì)算方法。雙軸傳感器正是基于這個(gè)基本原理設(shè)計(jì)的
，此外還有其他測量原理和測量方法
。

　　雙軸傾角傳感器共用兩個(gè)敏感軸，計(jì)為X軸和Y軸
。當(dāng)敏感軸與重力方向垂直時(shí)
，每次傾斜一度引起的輸出變化值較大；當(dāng)敏感軸與重力方向呈45度角時(shí)
，每次引起的變化值較?div id="4qifd00" class="flower right">
。划?dāng)兩者接近平行時(shí)
，每次偏移幾乎不再引起輸出變化
。根據(jù)這個(gè)原理，雙軸傾角傳感器可以測量更多類型的物體和測量更多類型的角度
，極大提高的測量效率
。 

　　總體而言，雙軸傾角傳感器具有單軸傾角傳感器的測量優(yōu)點(diǎn)
，同時(shí)具有單軸所無法達(dá)到的測量效果
，具有更加寬廣的測量范圍
。不過，雙軸傾角傳感器的精度不如單軸
，且需要注意的一點(diǎn)是
，雙軸的傾角傳感器可以測量X軸和Y軸兩個(gè)方向的角度，但不能同時(shí)測量X軸與Y軸
，一次只能測一條軸向的角度
，X軸或Y軸，若同時(shí)測量則會(huì)引起橫軸誤差
，不能確定其值
。

　　根據(jù)所需測量的數(shù)據(jù)，我們可選擇不同的傾角傳感器
。理論上若有三個(gè)維度的角度變化
，就需要用到三軸的傾角傳感器，但其實(shí)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中
，三軸傾角傳感器并不存在
，更準(zhǔn)確來說是，雙軸傾角傳感器可以測量三維角度的變化
，而無須用所謂的“三軸傾角傳感器”
。

　　如圖所示，以X軸單軸傾角傳感器為例
，傳感器的測量面只能與X軸有夾角，傾斜面是固定在一條軸線（Y軸）進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的
。同理
，Y軸單軸傾角傳感器是以X軸為固定軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的。雙軸傾角傳感器的傾斜面則可以與X
、Y軸都有夾角
，也可只與其中一個(gè)軸有夾角，下圖右側(cè)所示為雙軸傾角傳感器傾斜面的一般情況
。 


1594972692054078497.jpg


　　從上面單軸與雙軸傾角傳感器的對比分析中

，我們可以看出，雙軸傾角傳感器的傾斜面的活動(dòng)部分是一個(gè)點(diǎn)或者線
，而單軸則只能是一條線
。例如，豎直墻面的傾斜就是以墻體與地基結(jié)合線為活動(dòng)部位
，此時(shí)可用單軸
；而一個(gè)豎直桿發(fā)生緩慢傾倒的過程，是以接觸點(diǎn)為活動(dòng)部位
，因此
，需要用雙軸傾角傳感器進(jìn)行測量
。 

　　其實(shí)在豎直桿發(fā)生傾斜的過程中，無論朝哪個(gè)方向傾斜
，有一點(diǎn)可以肯定
，那就是傾斜后位置與原位置夾角就是傾斜面與水平面的夾角，此角可能只是單個(gè)X或者Y軸傾角
，也可能兩者都有
，這也是為什么只能用雙軸傾角傳感器進(jìn)行測量。至于為什么沒有三軸傾角傳感器
，這是因?yàn)楫?dāng)一個(gè)傾斜面與X
、Y軸的傾斜角度確定了的時(shí)候，傾斜面也就固定下來了
，沒有變動(dòng)的可能性
，即Z軸的夾角也是確定值。


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