[发明专利]一种双模复合动态倾角传感器

说明书

本发明提供一种双模复合动态倾角传感器，包括：一壳体，壳体内设有三个摆锤，分别沿X轴、Y轴和Z轴方向进行摆动；三个角度检测芯片，对应于三个摆锤设置于壳体内，用于分别测量对应的摆锤与X轴、Y轴、Z轴之间的夹角；一个三轴加速度检测芯片，对应于X轴、Y轴、Z轴设置于壳体内，用于分别测量三个X轴、Y轴、Z轴竖直向上的加速度；一处理芯片，用于根据各加速度和对应的各夹角处理得到当前所在位置于X‑Z平面、X‑Y平面和Y‑Z平面上的动态倾角。有益效果是本发明将摆锤、加速度监测芯片和角度检测芯片结合实现三个平面内的动态倾角测量，相对传统的摆锤测量形式，具有非接触、寿命长、体积小的特点，并通过灌注阻尼液使摆锤的摆动更加稳定。

技术领域

本发明涉及倾角传感器领域，尤其涉及一种双模复合动态倾角传感器。

背景技术

倾角传感器又称为倾角仪，用于在重力场中测量物体的倾斜角度，一般按应用分为静态倾角传感器和动态倾角传感器两大类，顾名思义静态倾角传感器仅能用于在静止场合进行倾角测量，如被测物存在相对运动，则运动时的加速度会对倾角传感器的测量数据产生影响，从而使结果出现偏差，动态倾角传感器则在静态倾角传感器的基础上，加入了陀螺仪，通过陀螺仪对静态倾角传感器的测量数据进行补偿，以此来消除运动时加速度对倾角传感器的干扰。

在倾角传感器的实现技术途径上，主要有两大类，一类是较传统的方式，采用摆锤这一普遍应用的物体，利用摆锤带动转轴转动以测量转轴旋转的角度，从而得出被测物的倾角，这种方式的特点是原理简单，技术难度较低，但其只能实现静态倾角的测量，且大部分情况下该方式只用来测量单轴的倾角，要实现双轴倾角的测量则需要较复杂的机械结构，第二类则是利用加速度传感器来测量重力加速度在X、Y、Z轴向上的分量，通过解算算法得出被测物的倾角，加速度传感器有较早面世的基于气体摆锤原理、液体摆锤原理的芯片，也有现下较新的基于MEMS技术的微机电芯片，微机电芯片是通过在芯片上的微型梁架结构，通过电容差来实现加速度的测量。

现有动态倾角传感器大多采用微机电芯片与陀螺仪相结合，实现动态倾角的测量，但是不同于加速度芯片的物美价廉，目前陀螺仪芯片仍价格相对较高，使动态倾角传感器的成本较高，难以实现亲民的价格，且由于陀螺仪芯片的高度集成化，在电气结构和硬件结构上需要设计复杂结构来进行外围保护。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双模复合动态倾角传感器，包括：

一壳体，所述壳体内设有三个摆锤，三个所述摆锤分别沿预先设置的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向进行摆动；

三个角度检测芯片，分别对应于三个所述摆锤设置于所述壳体内，用于分别测量对应的所述摆锤与X轴方向的夹角、对应的所述摆锤与Y轴方向的夹角以及对应的所述摆锤与Z轴方向的夹角；

一个三轴加速度检测芯片，所述三轴加速度检测芯片对应于所述X轴、所述Y轴和所述Z轴设置于所述壳体内，用于分别测量所述X轴、所述Y轴和所述Z轴竖直向上的加速度；

一处理芯片，分别连接各所述角度检测芯片和各所述加速度检测芯片，用于根据各所述加速度和对应的各所述夹角处理得到当前所在位置于X-Z平面、X-Y平面和Y-Z平面上的实际倾角。

优选的，所述壳体内设有一主腔体和两个副腔体，所述主腔体位于所述壳体的中间位置，其中一所述副腔体位于所述主腔体长度方向上的一侧，另一所述副腔体位于所述主腔体宽度方向上的一侧，所述主腔体内设有沿Z轴方向摆动的所述摆锤，其中一所述副腔体内设有沿X轴方向摆动的所述摆锤，另一所述副腔体内设有沿Y轴方向摆动的所述摆锤。

优选的，所述壳体底部设置有一底盖，所述底盖上设有三个摆锤支架，分别位于所述主腔体和各所述副腔体内，所述主腔体内的所述摆锤支架与所述壳体的横截面平行，各所述副腔体内的所述摆锤支架与所述主腔体内的所述摆锤支架相垂直，各所述摆锤固定于对应的所述摆锤支架的背离所述底盖的一端进行摆动。