[发明专利]一种数字式倾角传感器及测量方法

权利要求书

1.一种数字式倾角传感器，其特征在于，包括：三轴加速度传感器(1)和微处理器(2)；

所述三轴加速度传感器(1)设置在转台上，所述三轴加速度传感器(1)，用于获取转台在三维坐标系下的三个轴的轴向原始模拟加速度信号；

所述微处理器(2)，用于将三个轴的轴向原始模拟加速度信号分别转换为三个轴的轴向原始数字加速度信号；用于根据三个轴的轴向原始数字加速度信号，通过误差补偿算法，获取三个轴的轴向补偿数字加速度信号；以及用于根据三个轴的轴向补偿数字加速度信号，获取转台在三维坐标系下的倾角信号。

2.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于，所述三轴加速度传感器(1)采用ADI公司的三轴MEMS加速度计。

3.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于，所述微处理器(2)采用Silicon Labs公司的的C8051F35X系列微控制器。

4.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于，所述三轴加速度传感器(1)通过滤波模块(3)与所述微处理器(2)内部的AD转换模块电连接。

5.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于，稳压电源模块(5)通过基准电源模块(4)分别与所述三轴加速度传感器(1)和所述微处理器(2)电连接。

6.如权利要求1所述的数字式倾角传感器，其特征在于，所述微处理器(2)与计算机(6)之间通过串口电连接。

7.一种数字式倾角传感器的测量方法，其特征在于，包括：

转动转台，通过三轴加速度传感器，获取转台在三维坐标系下的三个轴的轴向原始模拟加速度信号；

将三个轴的轴向原始模拟加速度信号分别转换为三个轴的轴向原始数字加速度信号；

根据三个轴的轴向原始数字加速度信号，通过公式(1)，获取三个轴的轴向补偿数字加速度信号；

根据三个轴的轴向补偿数字加速度信号，通过公式(2)和公式(3)，获取转台在三维坐标系下的倾角信号；

所述公式(1)如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{A}_x\\ A_y\\ A_z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{c}_{11}& c_{12}& c_{13}\\ c_{21}& c_{22}& c_{23}\\ c_{31}& c_{32}& c_{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{a}_x\\ a_y\\ a_z\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{d}_1\\ d_2\\ d_3\end{array}\right]$

所述公式(2)如下所示：

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{-A_x}{\sqrt{A_y^2+A_z^2}}\right)$

所述公式(3)如下所示：

$r=\arctan \frac{A_y}{A_z}$

其中，A_x、A_y和A_z分别为x轴、y轴和z轴的轴向补偿数字加速度信号；a_x、a_y和a_z分别为x轴、y轴和z轴的轴向原始数字加速度信号；c₁₁、c₁₂、c₁₃、c₂₁、c₂₂、c₂₃、c₃₁、c₃₂、c₃₃、d₁、d₂和d₃为补偿系数；θ为俯仰角；r为滚转角。