[发明专利]具有环境误差消除功能的加速度式倾角测量传感器及方法

摘要

一种具有环境误差消除功能的加速度式倾角测量传感器及方法，该传感器包括两个相同型号的加速度测量传感器、A/D转换模块、微处理器、数据采集端和电源模块，由电源模块向加速度传感器、A/D转换模块、微处理器提供所需的工作电压；本发明通过测量重力加速度在测量方向上的分量感应出被测倾角；本发明使用两块型号相同的加速度传感器，保证其安装时存在一定的测量角度偏差，通过微处理器的运算，消除环境引起的测量芯片灵敏度变化，以及重力加速度数值变化所造成的测量误差；本发明可以使用刷写口通过通信命令对微处理器的信号处理方式进行设置，以实现对环境误差的消除；本发明具有成本低廉易于实现、测量精度高、能够消除环境因素影响的特点。

主权项

1.一种具有环境误差消除功能的加速度式倾角测量传感器环境误差消除的方法，所述传感器包括型号相同、安装角度有一定偏差的第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)，第一加速度测量传感器(1)的模拟电压输出端口(11)与A/D转换模块(3)的第一输入端口(13)相连；第二加速度测量传感器(2)的模拟电压输出端口(12)与A/D转换模块(3)的第二输入端口(14)相连；A/D转换模块(3)的第一输出端口(15)与微处理器(4)的第一输入端口(17)相连接，A/D转换模块(3)的第二输出端口(16)与微处理器(4)的第二输入端口(18)相连接；微处理器(4)的发送输出端口(19)和数据采集端(5)的接收输入端口(21)相连；微处理器(4)通过刷写口(20)对其内部的信号处理方式进行设定；电源模块(6)与第一加速度测量传感器(1)、第二加速度测量传感器(2)、A/D转换模块(3)以及微处理器(4)相连，为其提供所需的工作电压；所述环境误差消除的方法为：第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)将感应到的重力加速度分量转换为电压信号发送至A/D转换模块(3)，电压信号由A/D转换模块(3)转化为数字量后发送至微处理器(4)进行计算处理，再将处理后的信号传输至数据采集端(5)，测量前通过微处理器(4)的刷写口对微处理器(4)的信号处理方式进行设置，利用第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)的测量数据进行运算，以实现对环境误差的消除；其特征在于：具体方法如下：所述第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)的灵敏度为k，测量所在工业现场的重力加速度为g，第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)在安装完成后具有一定夹角θ，接通后，通过第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)感应重力加速度分别在其测量方向上产生的加速度分量大小来反应传感器的倾角状态，当加速度芯片测量方向与水平方向存在角度为α的倾角时，第一加速度测量传感器(1)的输出电压有：V1＝k*g*sin(α)同时对于第二加速度测量传感器(2)的输出电压有：V2＝k*g*sin(α+θ)将第一加速度测量传感器(1)和第二加速度测量传感器(2)的测量信号在A/D转换模块(3)中进行模拟量到数字量的转换，再输出至微处理器(4)，微处理器(4)中对信号进行如下处理：从上述结果中能够发现，两个加速度传感器的比值结果的表达式只包括了加速度传感器的安装偏角与测量倾角，其中安装偏角在传感器安装时已经确定，因此从这一结果中得到被测倾角信息，故经过微处理器(4)的处理能够消去由于灵敏度系数与重力加速度变化所造成的倾角α的测量误差，实现了倾角传感器的环境误差消除修正功能。