[發(fā)明專利]一種高精度雙軸傾斜傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310549726.6
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103604416A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹翊軍;李桂平;羅孝兵;藍彥;華濤;熊光亞;鄭水華
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院;南京南瑞集團公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G01C9/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;汪慶朋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種用于測量兩個相互垂直方向角度變化的高精度雙軸傾斜傳感器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的雙軸傾斜傳感器包括雙軸測斜芯片與殼體，雙軸測斜芯片的測量結(jié)果有模擬輸出與數(shù)字輸出兩種，在單芯片上實現(xiàn)雙軸測斜功能。通過變送電路將測量結(jié)果以模擬量輸出或數(shù)字量輸出。這些技術(shù)的缺點主要有：

（1）精度低：

目前國內(nèi)外廠家生產(chǎn)雙軸測斜芯片精度都較低，直接導(dǎo)致應(yīng)用此方案的雙軸傾斜傳感器精度低。

（2）非線性度誤差大：

由于傳感器傾斜角度值與電壓輸出值實際上是呈正弦函數(shù)關(guān)系的，不是線性函數(shù)，所以需要用軟件方法補償。

模擬輸出的雙軸傾斜傳感器不直接輸出角度測量值，需要在后端處理，增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，無法消除處理芯片安裝誤差，機械加工誤差等因素的影響，導(dǎo)致非線性度誤差較大。

數(shù)字輸出的雙軸傾斜傳感器直接輸出角度測量值，其校準(zhǔn)由雙軸測斜芯片的廠家在出廠時完成，同樣無法消除處理芯片安裝誤差，機械加工誤差等因素的影響，非線性度誤差同樣較大。

（3）溫漂大：

目前雙軸測斜芯片溫漂一般在0.008°/℃，在-40～125℃范圍內(nèi)溫漂接近1°，靈敏度誤差一般在±0.014％/℃，在-40～125℃范圍內(nèi)靈敏度誤差接近2.5°，并且目前的設(shè)計方案未對此溫度影響進行處理。導(dǎo)致精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種非線性度誤差小的高精度雙軸傾斜傳感器。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明包括底座和安裝在底座上的殼體；殼體內(nèi)安裝有兩個相互垂直的測斜組件和變送電路板及傳感器電路板；變送電路板上設(shè)有通過擬合算法計算出傾斜角度值的微處理器、與微處理器輸入端相連接的電源電路和與微處理器相應(yīng)接口相連接的通信電路及A/D轉(zhuǎn)換電路；A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接有傳感器信號接口電路，通信電路與外部數(shù)據(jù)采集器進行通信；每個測斜組件中的測斜芯片通過傳感器電路板上的傳感器信號端子與傳感器信號接口電路輸入端相連接；電源電路通過傳感器電路板上的電源接口端子為測斜芯片提供所需工作電壓。

上述微處理器相應(yīng)接口還連接有可實時測量高精度雙軸傾斜傳感器內(nèi)部溫度的溫度測量電路，微處理器還根據(jù)溫度測量電路測量到的溫度對傾斜角度值進行補償?shù)玫阶罱K傾斜角度值。

上述電源電路輸入端以及通信電路與外部數(shù)據(jù)采集器、電源接口端子與測斜芯片輸入端、測斜芯片輸出端與傳感器信號端子之間的電路均設(shè)有保護電路。

上述殼體采用不銹鋼材料制成。進行了防水設(shè)計，密封性好，可直接安裝在建筑物上。

本發(fā)明通過選用兩個測斜組件，通過在空間上垂直安裝來實現(xiàn)雙軸測斜功能，避免了雙軸測斜芯片固有精度低的缺陷；微處理器通過擬合算法降低了測斜芯片的非線性誤差；而且，本發(fā)明通過進行溫度測量，補償了溫漂和靈敏度誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的仰視圖；

圖3為圖1中變送電路板電路框圖；

圖4為圖1中傳感器電路板電路框圖（包含測斜芯片）。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明包括底座和安裝在底座上的殼體5；其中，殼體5內(nèi)安裝有兩個相互垂直的測斜組件14和變送電路板6及傳感器電路板9。對外提供RS485接口，支持多種通訊協(xié)議，可方便接入監(jiān)控系統(tǒng)。

參見圖1，底座包括安裝底板13和通過緊固件安裝在底板上的傳感器安裝座11。殼體5與傳感器安裝座11之間通過O型圈12進行密封。在傳感器安裝座11上通過緊固件固定有儀器座8，在儀器座8與傳感器安裝座11的接觸面還設(shè)有儀器座墊板10，儀器座8上安裝有變送電路板安裝座7。

變送電路板6及傳感器電路板9分別安裝在變送電路板安裝座7及傳感器安裝座11上。

屏蔽電纜1通過固定部件固定在殼體5的殼體安裝孔內(nèi)，固定部件包括錐形密封圈4、墊圈3和壓螺2。

屏蔽電纜1的底端與變送電路板6相連接。屏蔽電纜1選用四芯屏蔽電纜以提高其抗電磁干擾能力。

兩塊測斜組件14分別安裝在儀器座8的上下兩面，且安裝位置相互垂直，保證測斜芯片敏感方向相互垂直。