倾角传感器原理
倾角传感器经常用于系统的水平测量，从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器，下面就它们的工作原理进行介绍。

1、“固体摆”式惯性器件

固体摆在设计中广泛采用力平衡式伺服系统，其由摆锤、摆线、支架组成， 摆锤受重力G和摆拉力T的作用，其合外力F为：（1）

其中，θ为摆线与垂直方向的夹角。在小角度范围内测量时，可以认为F与θ成线性关系。如应变式倾角传感器就基于此原理。

2、“液体摆”式惯性器件

液体摆的结构原理是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻RI和RIII。若液体摆水平时，则RI＝RIII。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变。左边电极浸入深度小，则导电液减少，导电的离子数减少，电阻RI增大，相对极则导电液增加，导电的离子数增加，而使电阻RIII减少，即RI＞RIII。反之，若倾斜方向相反，则RI＜RIII。

在液体摆的应用中也有根据液体位置变化引起应变片的变化，从而引起输出电信号变化而感知倾角的变化。在实用中除此类型外，还有在电解质溶液中留下一气泡，当装置倾斜时气泡会运动使电容发生变化而感应出倾角的“液体摆”。

3、“气体摆”式惯性器件

气体在受热时受到浮升力的作用，如同固体摆和液体摆也具有的敏感质量一样，热气流总是力图保持在铅垂方向上，因此也具有摆的特性。“气体摆”式惯性元件由密闭腔体、气体和组成。当腔体所在平面相对水平面倾斜或腔体受到加速度的作用时，的阻值发生变化，并且阻值的变化是角度q或加速度的函数，因而也具有摆的效应。其中阻值的变化是气体与之间的能量交换引起的。

“气体摆”式惯性器件的敏感机理基于密闭腔体中的能量传递，在密闭腔体中有气体和，是*的热源。当装置通电时，对气体加热。在能量交换中对流是主要形式。

当流体的动力学粘度、密度和热传导特性一定时，若周围流体的速度不同，则流过的电流也不同，从而引起两端的电压也产生相应的变化。气体摆式惯性器件就是根据一原理研制的。

气体摆式检测器件的核心敏感元件为。电流流过，产生热量，使保持一定的温度。的温度高于它周围气体的温度，动能增加，所以气体向上流动。在平衡状态时，处于同一水平面上，上升气流穿过它们的速度相同，即V1＝V1′，这时，气流对的影响相同，流过的电流也相同，电桥平衡。当密闭腔体倾斜时，相对水平面的高度发生了变化，因为密闭腔体中气体的流动是连续的，所以热气流在向上运动的过程中，依次经过下部和上部的。若忽略气体上升过程中克服重力的能量损失，则穿过上部的气流已经与下部的产生热交换，使穿过两根时的气流速度不同，这时V2′＞V2，因此流过两根的电流也会发生相应的变化，所以电桥失去平衡，输出一个电信号。倾斜角度不同，输出的电信号也不同。