一文知道單軸、雙軸、三軸傾角傳感器的區(qū)別

　　為什么沒有三軸傾角傳感器？

　　日常的空間維度由長、寬、高三個(gè)維度組成，而傾角傳感器可以測(cè)量這三個(gè)維度的傾斜角度。因此，傾角傳感器按軸向可分為單軸、雙軸和三軸。根據(jù)字面意思，單軸傾角傳感器只能測(cè)量某一方向的角度，雙軸傾角傳感器則可以測(cè)量互相垂直的兩個(gè)方向的角度，而三軸則可以測(cè)量三維空間中三個(gè)方向繞任意軸變化的角度。

　　我們常說的傾角傳感器一般是指單軸的傾角傳感器，單軸傾角傳感器的理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律。根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測(cè)量的，但卻可以測(cè)量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度傳感器。

　　而雙軸傾角傳感器則是在單軸的基礎(chǔ)上結(jié)合具體的實(shí)際要求，設(shè)計(jì)出的一款針對(duì)兩個(gè)方向夾角大小的測(cè)量工具。

　　雙軸傾角傳感器通過直接測(cè)量被測(cè)物體的加速度，經(jīng)過積分運(yùn)算可以得到物體的線速度，然后進(jìn)一步可以得到物體的位移。從根本上來說傾角傳感器仍是屬于慣性傳感器，遵循物體運(yùn)動(dòng)的慣性定律和積分計(jì)算方法。雙軸傳感器正是基于這個(gè)基本原理設(shè)計(jì)的，此外還有其他測(cè)量原理和測(cè)量方法。

　　雙軸傾角傳感器共用兩個(gè)敏感軸，計(jì)為X軸和Y軸。當(dāng)敏感軸與重力方向垂直時(shí)，每次傾斜一度引起的輸出變化值較大；當(dāng)敏感軸與重力方向呈45度角時(shí)，每次引起的變化值較??；當(dāng)兩者接近平行時(shí)，每次偏移幾乎不再引起輸出變化。根據(jù)這個(gè)原理，雙軸傾角傳感器可以測(cè)量更多類型的物體和測(cè)量更多類型的角度，極大提高的測(cè)量效率。

　　總體而言，雙軸傾角傳感器具有單軸傾角傳感器的測(cè)量優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有單軸所無法達(dá)到的測(cè)量效果，具有更加寬廣的測(cè)量范圍。不過，雙軸傾角傳感器的精度不如單軸，且需要注意的一點(diǎn)是，雙軸的傾角傳感器可以測(cè)量X軸和Y軸兩個(gè)方向的角度，但不能同時(shí)測(cè)量X軸與Y軸，一次只能測(cè)一條軸向的角度，X軸或Y軸，若同時(shí)測(cè)量則會(huì)引起橫軸誤差，不能確定其值。

　　根據(jù)所需測(cè)量的數(shù)據(jù)，我們可選擇不同的傾角傳感器。理論上若有三個(gè)維度的角度變化，就需要用到三軸的傾角傳感器，但其實(shí)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，三軸傾角傳感器并不存在，更準(zhǔn)確來說是，雙軸傾角傳感器可以測(cè)量三維角度的變化，而無須用所謂的“三軸傾角傳感器”。

　　如圖所示，以X軸單軸傾角傳感器為例，傳感器的測(cè)量面只能與X軸有夾角，傾斜面是固定在一條軸線（Y軸）進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的。同理，Y軸單軸傾角傳感器是以X軸為固定軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的。雙軸傾角傳感器的傾斜面則可以與X、Y軸都有夾角，也可只與其中一個(gè)軸有夾角，下圖右側(cè)所示為雙軸傾角傳感器傾斜面的一般情況。

　　從上面單軸與雙軸傾角傳感器的對(duì)比分析中，我們可以看出，雙軸傾角傳感器的傾斜面的活動(dòng)部分是一個(gè)點(diǎn)或者線，而單軸則只能是一條線。例如，豎直墻面的傾斜就是以墻體與地基結(jié)合線為活動(dòng)部位，此時(shí)可用單軸；而一個(gè)豎直桿發(fā)生緩慢傾倒的過程，是以接觸點(diǎn)為活動(dòng)部位，因此，需要用雙軸傾角傳感器進(jìn)行測(cè)量。

　　其實(shí)在豎直桿發(fā)生傾斜的過程中，無論朝哪個(gè)方向傾斜，有一點(diǎn)可以肯定，那就是傾斜后位置與原位置夾角就是傾斜面與水平面的夾角，此角可能只是單個(gè)X或者Y軸傾角，也可能兩者都有，這也是為什么只能用雙軸傾角傳感器進(jìn)行測(cè)量。至于為什么沒有三軸傾角傳感器，這是因?yàn)楫?dāng)一個(gè)傾斜面與X、Y軸的傾斜角度確定了的時(shí)候，傾斜面也就固定下來了，沒有變動(dòng)的可能性，即Z軸的夾角也是確定值。