本实用新型专利技术涉及一种具备高精度、温度补偿、动态补偿的倾角传感器。本实用新型专利技术的电源管理模块分别与感应模块、信号调理模块、A/D转换模块、数字处理和控制模块、温度测量模块、输出接口模块连接，感应模块的加速度传感器、双轴角速率传感器分别经信号调理模块、A/D转换模块输出到数字处理和控制模块，数字处理和控制模块通过输出接口模块输出。本实用新型专利技术解决了现有的倾角传感器在颠簸、震动、摇摆的环境下无法进行准确测量的问题，具备了极高的温度稳定性、精度高、工业防护等级高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及倾角传感器，具体涉及ー种具备高精度、温度补偿、动态补偿的倾角传感器。
技术介绍
目前市场上已有的倾角传感器主要是针对对可靠性和測量精度要求不高的场合，一般只能适用于静态和常温倾角测量场合，并且对安装精度要求很高，输出接ロ多是单ー接ロ，比如数字量输出的大多都是RS232、RS422、RS485、CAN、PWM等形式，或者是模拟量输出 0-5V, 0. 5-4. 5V, 0-10V, 4-20mA, 0_20mA 等形式
技术实现思路
本技术所解决的技术问题是提供ー种在水平安装状态下，可以实现2维面角度測量，测量范围可达到正负90°，正负80°范围内、静态、全温-40°C +80°C精度优于0. 05°，在垂直安装状态下，可以自动调整为360度测量模式，0-360度范围内静态全温-40°C +80°C精度优于0. 05°，实现全角度测量的具备高精度、温度补偿、动态补偿的倾角传感器。为了达到上述的技术问题，本技术采取的技术方案为一种具备高精度、温度补偿、动态补偿的倾角传感器，特殊之处在于包括电源管理模块、感应模块、信号调理模块、A/D转换模块、数字处理和控制模块、温度測量模块、输出接ロ模块，感应模块包括双轴加速度传感器、双轴角速率传感器，电源管理模块分别与感应模块、信号调理模块、A/D转换模块、数字处理和控制模块、温度測量模块、输出接ロ模块连接，感应模块的加速度传感器、双轴角速率传感器分别经信号调理模块、A/D转换模块输出到数字处理和控制模块，数字处理和控制模块通过输出接ロ模块输出。上述的电源管理模块包括电源保护及EMC处理单元、DC-DC降压转换単元、LDO稳压及滤波単元、线性稳压模块単元、高精度基准5V电压源単元，电源保护及EMC处理单元一路依次连接DC-DC降压转换単元、LDO稳压及滤波单元，另一路依次连接线性稳压模块单元、高精度基准5V电压源単元。上述的信号调理模块包括4个通道的信号调理及低通滤波电路。上述的数字处理和控制模块包括參数保存単元、数字信号处理器単元，參数保存単元与数字信号处理器单元连接。上述的温度測量模块采用温度传感器。上述的输出接ロ模块包括数字输出单元、模拟输出単元，数字输出单元、模拟输出单兀分别与输出保护电路连接。上述的感应模块的两个加速度传感器的测量轴敏感方向相互垂直，同时两个角速率传感器的测量轴向分别与两个加速度传感器的测量轴向平行。与现有技术相比，本技术的有益效果I、解决了基于纯加速度原理的倾角传感器在颠簸、震动、摇摆的环境下无法进行准确测量的问题。2、本技术加入了高精度温度传感器，结合本设计特有的温度自动补偿算法，使产品具备了极高的温度稳定性，在-40°C +80°C 范围内，角度的零点温度漂移小于0. 03 度。3、本技术的输出接ロ同时具备数字量输出和模拟量输出接ロ，两种输出接ロ分别有多种输出形式可选。4、本技术具备两种工作模式，在水平安装时，利用2个相互垂直放置的加速度传感器的放置特点，实现了 2维面角度測量。解决了普通倾角测量装置只能精确测量其投影夹角的弊病。普通倾角测量装置对安装精度要求高，否则无法高精度测量的问题，在垂直安装时，传感器可以进入全角度测量模式，利用双轴垂直的特点，进行4象限角度測量。测量范围拓展到0-360°。5、本技术測量精度高，在全温-40°C +80°C范围内，静态测量精度优于0.05°，动态测量，在5g以上的冲击、震动环境下，动态误差< 0. 2°。6、本技术的エ业防护等级高，到达了 IP67标准，满足GB/T 17626. 4-2008 (电快速瞬变脉冲群抗扰度试验)和GB/T 17626. 5-2008 (浪涌(冲击)抗扰度试验)标准。附图说明图I为本技术的电路原理图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术进行详细描述。參见图1，本技术包括电源管理模块I、感应模块2、信号调理模块3、A/D转换模块4、数字处理和控制模块5、温度測量模块6、输出接ロ模块7，电源管理模块I包括电源保护及EMC处理单元8、DC-DC降压转换単元9、LDO稳压及滤波単元10、线性稳压模块単元U、高精度基准5V电压源単元12，电源保护及EMC处理单元8 一路依次连接DC-DC降压转换单元9、LDO稳压及滤波单元10，另一路依次连接线性稳压模块单元11、高精度基准5V电压源単元12 ;信号调理模块3包括4个通道的信号调理及低通滤波电路15 ;数字处理和控制模块5包括參数保存単元16、数字信号处理器单元17，參数保存単元16与数字信号处理器単元17连接；温度測量模块6采用温度传感器；输出接ロ模块7包括数字输出单元18、模拟输出单元19，数字输出单元18、模拟输出单元19分别与输出保护电路20连接；感应模块2包括双轴加速度传感器13、双轴角速率传感器14 ；电源管理模块I分别与感应模块2、信号调理模块3、A/D转换模块4、数字处理和控制模块5、温度測量模块6、输出接ロ模块7连接，电源管理模块I的高精度基准5V电压源単元12分别与感应模块2的加速度传感器、双轴角速率传感器14连接，感应模块2的加速度传感器、双轴角速率传感器14分别经信号调理模块3的两个通道的信号调理及低通滤波电路15再经A/D转换模块4输出到数字处理和控制模块5的数字信号处理器単元17，温度传感器与数字信号处理器単元17连接，数字信号处理器単元17的输出分别通过输出接ロ模块7的数字输出单元18、模拟输出单元19，数字输出单元18、模拟输出单元19分别与输出保护电路20连接。上述的感应模块2的两个加速度传感器的测量轴敏感方向相互垂直，同时两个角速率传感器的测量轴向分别与两个加 速度传感器的测量轴向平行，角速率传感器对敏感轴向的动态信息进行测量并进行动态补偿，加速度传感器可准确测量敏感轴向的角度变化。工作流程电源管理模块I分别给感应模块2、信号调理模块3、模数转换模块、数字信号处理及控制模块、温度測量模块6、输出接ロ模块7供电。所述的倾角传感器通过感应模块2和信号调理模块3的单向连接，信号调理模块3和模数转换模块的单向连接，模数转换模块和数字信号处理及控制模块的双向连接，数字信号处理及控制模块与输出接ロ模块7进行双相连接，数字信号处理及控制模块与温度測量模块6单向连接。本技术的工作原理为本技术采用高精准电压基准芯片给加速度传感器和角速率传感器供电，保证了传感器的最佳电气性能和温度特性，把两个轴向垂直的加速度信号和两个轴向垂直的角速率(陀螺仪)信号(两个加速度传感器的敏感轴向和两个角速率(陀螺仪)传感器敏感方向严格一致)作为输入信号，分别经过信号调理模块3处理之后，送入24位模数转换器，经过24位AD转换后，将数字量输入数字信号处理器(可以是MCU、DSP或ARM)进行数据信号处理，数字信号处理器先分别对加速度信号和角速率信号进行FIR低通滤波处理和卡尔曼滤波处理。同时，数字信号处理器通过对高精度数字温度传感器的温度測量值的读取，获得传感器的温度信息，为下ー步进行温度补偿获得温度信息，数字信号处理器通过三角函数的原理对加速度信号进行解算，从而分别获得两个轴向倾角的数值，然后，根据传感器的安装方式进行工作模式判断，当传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具备高精度、温度补偿、动态补偿的倾角传感器，特征在于：包括电源管理模块（1）、感应模块（2）、信号调理模块（3）、A/D转换模块（4）、数字处理和控制模块（5）、温度测量模块（6）、输出接口模块（7），感应模块（2）包括双轴加速度传感器（13）、双轴角速率传感器（14），电源管理模块（1）分别与感应模块（2）、信号调理模块（3）、A/D转换模块（4）、数字处理和控制模块（5）、温度测量模块（6）、输出接口模块（7）连接，感应模块（2）的加速度传感器、双轴角速率传感器（14）分别经信号调理模块（3）、A/D转换模块（4）输出到数字处理和控制模块（5），数字处理和控制模块（5）通过输出接口模块（7）输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王景伟，高小鹏，
申请(专利权)人：西安精准测控有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：
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