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傾角傳感器的分辨率與精度

作者:admin | 發布時間:2020-11-06

在傾角傳感器精度一文中,我們詳細的討論了影響傾角傳感器精度的因素和提高其精度的辦法。而本文將主要探討傾角傳感器的分辨率的概念并描述分辨率和精度的關系。

分辨率指的是傳感器在測量范圍內能夠檢測和分辨出的被測量的最小變化值。而精度是指傳感器測量的角度與真實角度的誤差。

  拿我們熟悉的游標卡尺來說。我們經常說游標卡尺的精度是0.1mm,其實這個說法不正確,應該說是游標卡尺的分辨率是0.1mm。就是說當長度 的變化是0.1mm時,我們的眼睛能否看出來,分辨出來。而游標卡尺的精度呢,因為精度表示的是測量值和真實值之間的差異,所以精度和很多因素有關。比如 溫度引起熱脹冷縮,當我們看到0.1mm的變化時,真實可能是0.09mm,比如卡尺彎曲,或者卡尺的刻線不是特別均勻,都會導致精度變差,但是分辨率依 然是0.1mm。要提高測量的精度,首先要提高測量的分辨率,如果分辨都不能分辨,那精度從何談起。分辨率是精度的極限,提高分辨率的同時還要消除其他因 素對精度的影響,才能有效提高最終的精度。

  以加速度原理的傾角傳感器為例詳細說明。它是測量重力加速度在加速度傳感器敏感軸上的分量轉換成角度數據,即傾角值與加速度值成正弦關系。這個原理在很多文獻以及產品說明中給予了充分的說明。

  傾角傳感器的分辨率也經常被稱為靈敏度。它主要由傳感器的噪聲引起。噪聲等效的角度變化我們就稱其為角度分辨率。因為噪聲的大小是和頻率響應有 關的,頻響越高,噪聲越大。采取有效的措施抑制噪聲,則能夠有效的提高傳感器的分辨率。提高分辨率之后,才有機會補償其他因素給精度帶來的不良影響。

  而影響傾角傳感器的精度的因素有很多,首先是分辨率,還包括:

  零點偏置——取決于核心敏感器件的自身特性,是指傳感器在沒有角度輸入的情況下(如絕對水平面),傳感器測量輸出不為零,該實際輸出角度值即為零點偏置。

  非線性——可以通過后續進行校正,取決于校正點的多少。校正點越多,非線性越好。

  橫軸誤差——是指當傳感器在垂直于其靈敏軸方向施加一定的加速度或者傾斜一定的角度時耦合到傳感器的輸出信號上所產生的誤差。

  輸入軸不重合度——是指傳感器在實際安裝過程中的安裝偏差,該指標實際包含了輸入軸非對準性、垂直軸非對準性兩個方面的誤差。

  當然還包括一些其他的因素。所有這些因素的影響在傾角傳感器的精度一文中有詳細描述。本文不再贅述。

  附錄一

  邁凱傳感(msensor)科技傾角傳感器的核心技術優勢

  msensor科技傾角傳感器具有良好的角度測量性能,創造性地將橫軸誤差和零點偏置作為測量精度的重要組成部分。(注:其他一般傾角傳感器產品僅將非線 性作為傳感器的測量精度)。HtiLook科技傾角傳感器將“橫軸誤差”與“允許輸入軸不重合度”實現了組合應用,極大地解決了在任意角度點實現真正準確的傾斜測量:

  1. 物體的實際傾斜不可能完全按照嚴格的X和Y正交軸向發生傾斜,如機械部件的間隙、實際傾斜軸難以確定等因素決定了實際的傾斜角度不在嚴格的 X、Y正交方向上。當X軸向發生傾斜時,如果傳感器的橫軸誤差過大,則會使Y方向的傾斜角度數據發生變化,而實際上,Y軸方向可能沒有真正發生傾斜,反之 亦然。因此,針對普通的傾角傳感器的3~5%的橫軸誤差,即使線性度再高,其實際的測量精度也將在3~5%左右,而不是線性度數據。

  2. 如傳感器在實際安裝過程中,沒有“允許輸入軸不重合度”數據,簡單的目測是難以獲得真正準確的傾斜數據。過大的傳感器靈敏軸與實際運動傾斜方向的偏差角度,將會使傳感器的輸出上額外產生一個“正弦誤差”疊加到輸出數據上。隨著傾斜角度的增大,誤差也逐漸增大。

  3. 真正實現全角度范圍測量?;勐搩A角傳感器不存在+-90度誤差顯著增大問題,可以實現全方位,全姿態精確測量。全測量范圍內精度高并且一致性好。

  4. 對傾角傳感器實施動態補償,減小外部加速度對測量的影響,同時不降低測量頻率響應,同時實現高速,高精度測量。

  邁凱傳感科技傾角傳感器良好地解決了以上的實際問題,是真正實現高精度傾角測量的產品。

  邁凱傳感科技在傾角測量方面的核心技術能力介紹

  1、對傾角傳感器外殼進行模態測試,并非簡單將傳感器核心部件安裝在任意外殼內封裝就成為產品。

  2、對傾角傳感器PCBA板進行模態測試,從根本上解決振動引起的諧振對傳感器濾波的影響。

  3、嚴格按照國內、國際相關標準執行(包括GB、GJB、MIL、IEC、ISO、EN等)進行測試的傾角傳感器。

  4、多項傾角測量領域內的發明專利、實用新型專利、外觀專利與軟件著作權。

  5、具有自主專利的自動化測試技術傾角傳感器,減少人為因素對質量的影響,保持質量的一致性。

  6、精度可以達到±5角秒@-40~85℃全溫度內的綜合精度,12個月的零點穩定性達到±3.6角秒。我們能提供世界上精度最高的傾角傳感器,還在進一步提高中。

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