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倾角传感器的分辨率与精度

编辑:admin | 发布时间:2020-11-06

在倾角传感器精度一文中,大家详细的讨论了影响倾角传感器精度的因素和提高其精度的办法。而本文将主要探讨倾角传感器的分辨率的概念并描述分辨率和精度的关系。

分辨率指的是传感器在测量范围内能够检测和分辨出的被测量的最小变化值。而精度是指传感器测量的角度与真实角度的误差。

  拿大家熟悉的游标卡尺来说。大家经常说游标卡尺的精度是0.1mm,其实这个说法不正确,应该说是游标卡尺的分辨率是0.1mm。就是说当长度 的变化是0.1mm时,大家的眼睛能否看出来,分辨出来。而游标卡尺的精度呢,因为精度表示的是测量值和真实值之间的差异,所以精度和很多因素有关。比如 温度引起热胀冷缩,当大家看到0.1mm的变化时,真实可能是0.09mm,比如卡尺弯曲,或者卡尺的刻线不是特别均匀,都会导致精度变差,但是分辨率依 然是0.1mm。要提高测量的精度,首先要提高测量的分辨率,如果分辨都不能分辨,那精度从何谈起。分辨率是精度的极限,提高分辨率的同时还要消除其他因 素对精度的影响,才能有效提高最终的精度。

  以加速度原理的倾角传感器为例详细说明。它是测量重力加速度在加速度传感器敏感轴上的分量转换成角度数据,即倾角值与加速度值成正弦关系。这个原理在很多文献以及产品说明中给予了充分的说明。

  倾角传感器的分辨率也经常被称为灵敏度。它主要由传感器的噪声引起。噪声等效的角度变化大家就称其为角度分辨率。因为噪声的大小是和频率响应有 关的,频响越高,噪声越大。采取有效的措施抑制噪声,则能够有效的提高传感器的分辨率。提高分辨率之后,才有机会补偿其他因素给精度带来的不良影响。

  而影响倾角传感器的精度的因素有很多,首先是分辨率,还包括:

  零点偏置——取决于核心敏感器件的自身特性,是指传感器在没有角度输入的情况下(如绝对水平面),传感器测量输出不为零,该实际输出角度值即为零点偏置。

  非线性——可以通过后续进行校正,取决于校正点的多少。校正点越多,非线性越好。

  横轴误差——是指当传感器在垂直于其灵敏轴方向施加一定的加速度或者倾斜一定的角度时耦合到传感器的输出信号上所产生的误差。

  输入轴不重合度——是指传感器在实际安装过程中的安装偏差,该指标实际包含了输入轴非对准性、垂直轴非对准性两个方面的误差。

  当然还包括一些其他的因素。所有这些因素的影响在倾角传感器的精度一文中有详细描述。本文不再赘述。

  附录一

  迈凯传感(msensor)科技倾角传感器的核心技术优势

  msensor科技倾角传感器具有良好的角度测量性能,创造性地将横轴误差和零点偏置作为测量精度的重要组成部分。(注:其他一般倾角传感器产品仅将非线 性作为传感器的测量精度)。HtiLook科技倾角传感器将“横轴误差”与“允许输入轴不重合度”实现了组合应用,极大地解决了在任意角度点实现真正准确的倾斜测量:

  1. 物体的实际倾斜不可能完全按照严格的X和Y正交轴向发生倾斜,如机械部件的间隙、实际倾斜轴难以确定等因素决定了实际的倾斜角度不在严格的 X、Y正交方向上。当X轴向发生倾斜时,如果传感器的横轴误差过大,则会使Y方向的倾斜角度数据发生变化,而实际上,Y轴方向可能没有真正发生倾斜,反之 亦然。因此,针对普通的倾角传感器的3~5%的横轴误差,即使线性度再高,其实际的测量精度也将在3~5%左右,而不是线性度数据。

  2. 如传感器在实际安装过程中,没有“允许输入轴不重合度”数据,简单的目测是难以获得真正准确的倾斜数据。过大的传感器灵敏轴与实际运动倾斜方向的偏差角度,将会使传感器的输出上额外产生一个“正弦误差”叠加到输出数据上。随着倾斜角度的增大,误差也逐渐增大。

  3. 真正实现全角度范围测量。慧联倾角传感器不存在+-90度误差显著增大问题,可以实现全方位,全姿态精确测量。全测量范围内精度高并且一致性好。

  4. 对倾角传感器实施动态补偿,减小外部加速度对测量的影响,同时不降低测量频率响应,同时实现高速,高精度测量。

  迈凯传感科技倾角传感器良好地解决了以上的实际问题,是真正实现高精度倾角测量的产品。

  迈凯传感科技在倾角测量方面的核心技术能力先容

  1、对倾角传感器外壳进行模态测试,并非简单将传感器核心部件安装在任意外壳内封装就成为产品。

  2、对倾角传感器PCBA板进行模态测试,从根本上解决振动引起的谐振对传感器滤波的影响。

  3、严格按照国内、国际相关标准实行(包括GB、GJB、MIL、IEC、ISO、EN等)进行测试的倾角传感器。

  4、多项倾角测量领域内的发明专利、实用新型专利、外观专利与App著作权。

  5、具有自主专利的自动化测试技术倾角传感器,减少人为因素对质量的影响,保持质量的一致性。

  6、精度可以达到±5角秒@-40~85℃全温度内的综合精度,12个月的零点稳定性达到±3.6角秒。大家能提供世界上精度最高的倾角传感器,还在进一步提高中。

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