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一、原理结构

     气体摆式倾角传感器是一种新型传感器，它的工作介质是气体，敏感元件是热敏丝。这种传感器可用于汽车、舰船和机器人的姿态测控系统，也可广泛应用于测井斜、房屋建筑等工程中。它具有测量范围宽、响应快、精度高、寿命长和成本低等优点。
     在重力场内，密度大的气体下沉，密度小的气体上浮。利用热敏丝加热空气，其周围空气密度减小，由于浮升力的存在，热空气上浮，热气流力图保持在竖直向上方向，这就形成一个具有单摆特性的“气体摆”。
    利用一对热敏丝作敏感元件，既可以形成“气体摆”，又可以检测敏感元件的倾斜角度。热敏丝设置在敏感元件内，敏感元件内腔为圆柱形或球形。图2-1示出采用平行丝结构的敏感元件电路示意图。热敏丝r₁和r₂是电桥的两臂。敏感元件平置并无振动时，r₁和r₂在同一水平面内，r₁＝r₂＝r，电桥平衡，输出为零。当有倾角θ输入时，由于r1和r2的温度场相互影响，r₁≠r₂，输出信号为V0，其大小与倾角θ呈线性关系，即 V₀＝Ｋ·θ 式中，K为比例常数。通过信号处理，根据终端信号的大小和极性，就可以得知倾角θ的大小及方向。倾角传感器电路包括电源、电桥电源、放大、滤波、补偿、限幅等几部分，其电路方框图如图2-2所示。图2-3、2-4示出倾角传感器的插座接点分配和外形尺寸。
  
图2-1  气体摆式倾角传感器敏感头电路示意图

图2-2  电路原理方框图

图2-3  气体摆式倾角传感器插座接点分配图

图2-4  气体摆式倾角传感器外形尺寸

图2-6  插座接点分配

二、技术指标

表1.9  CJAYS型压电射流角加速度传感器主要性能指标

测量范围(°)／s	±360	输出电压范围	0～±5V
非线性度(%FS)	＜1%FS	工作温度(℃)	－40～＋50℃
灵敏限(°)／s	＜0.5(°)／s2	冲   击/g	≤16 000g
交叉耦合	＜1%FS	振  动/g	4g
频率响应	10Hz	MTBF	25 000h（下限）
线加速度敏感量	＜0.01(°)／s2/g	重量/g	400g
准备时间	＜15s	外形尺寸/mm	72mm×57mm×51mm
零位误差	＜0.1%FS	供应电源	±15V，250mA

研制单位：北京信息工程学院传感技术研究中心
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E_mail:  zfu      ：张福学