基于MEMS加速度计实现动态倾角测量系统的设计

此方法最大的优点就在于理论上简单,易于理解,对数据处理算法要求不高。但这种方法由于使用电机驱动,会增大功耗;由于需要编写控制算法或使用专门的控制单元,会增大系统设计和调试的复杂性以及硬件开发成本,不易满足实时性要求,总体可行性不强。

1.2 2只单轴加速度计方案

如图2所示,其中,V1与旋转中心的距离为R,V2与旋转中心的距离为R+r,V1与V2的敏感轴在同一直线上。静态测量时

AX=gsinθ

当被测对象绕Y轴旋转时,产生与被测对象夹角为θ的水平面上的向心加速度,方向指向Y轴,大小为a=ω2T,此时,V1,V2两加速度计处的向心加速度的大小为

由于过高g值(几十gn)的加速度计不适合检测倾斜角度,但过低的g值(小于0.5gn)又会导致当旋转角速度增加时会迅速使加速度计输出量达到非线性范围,甚至超出量程。故选取低g值加速度倾角传感器,如VTI公司生产的单轴加速度倾角传感器。

上述方案中,当θ=0°且以最高角速度旋转时,远离旋转轴的V2会首先超出量程范围,所以,为保证两传感器在量程范围内工作,V1,V2相对于旋转轴的绝对位置要尽量小,并在允许的范围内,要尽量增大V1,V2之间的相对位置r,以使测量系统能够充分敏感出两位置由于所做圆周运动的半径不同而引起两传感器输出值的差别。