王晓兰，邹治弢

（中国电子科技集团公司第四十九研究所，哈尔滨 150001）

一种基于六轴MEMS器件的低成本动态倾角传感器设计

王晓兰，邹治弢

（中国电子科技集团公司第四十九研究所，哈尔滨 150001）

倾角传感器是一种非常精确的测量小角度的检测工具，用它可测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。动态工况下普通传感器无法直接应用，通过一种低成本的简易化方法，结合六轴MEMS技术和MCU的应用，实现了动态倾角传感器的工程化。

动态倾角；六轴MEMS；六轴融合

前言

角度计量是几何量计量的重要组成部分。倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于系统的水平角度变化测量，从过去简单的水泡水平仪到现在的电子倾角传感器是自动化和电子测量技术发展的结果。

1 静态倾角与动态倾角

传统的静态倾角有限范围内的测量原理如图1所示，通过重力矢量和黄道交角的机理，仅当器件具有定方向，且X轴始终处于重心面时，其他轴向任何形式的旋转运动均会降低X轴投影量的大小，从而算出倾角，见图2。

进而

图1 静态倾角测量

在一些应用领域，例如车辆工程和大型装载设备，测量系在运动的情况下，加速度会随机的在X轴以及Y轴上投影，在这种情况下，普通的三轴MEMS加速度计或电解液测量的方法无法简单实现倾角的测量。

目前市场上普及的动态倾角类别的产品类别较少，要在不借助GPS和电子罗盘等的辅助下，精确地测量载体的动态横滚角和俯仰角，且精度指标不受时间限制，应当引入三轴陀螺仪进行融合计算实现（见图3）。……