技术专访 | 倾角传感器在监测行业的广泛应用

技术专访  第五期  

倾角传感器在监测行业的广泛应用

来源：52监测（jiance-52）

Q1．倾角传感器是如何用来监测的？

阮经理：倾角传感器，又名为水平传感器、水平仪、倾角仪，是角度传感器的一种，用于检测系统的水平度，由于双轴倾角传感器可同时完成两个方向的水平度测量，因此可用于检测整个被测面的水平度。

倾角传感器实际上是一种利用惯性原理的加速度传感器。而当倾角传感器处于静止状态时，它只受重力的作用，因此其重力垂直轴与传感器灵敏轴间的夹角便为所求倾角。

当被监测物出现角度偏差时，倾角传感器能及时检测到角度数据，发出警报，避免灾害的发生。

Q2．北微研发的倾角传感器，在监测方面的特性和优势可以简要介绍一下吗？

阮经理：近年来，我们在项目应用中不断总结产品的优越点，并反馈给研发人员进行产品升级，相比于其他传感器，目前北微在售的设备有几个显著的技术优势，比如：

1、测量精度高达0.001°，产品数据稳定性高，采样频率最高为100Hz；

2、能够实时动态测量，降低环境、气候、地理等条件对于监测的影响；

3、倾角传感器体积小，质量轻，寿命长，布设方便，可以提高测量效率，也可以对被监测物实行长期有效监测；

4、倾角传感器环境耐久性强，在特定应用中的温度范围更宽，能够应对振动和冲击，广泛应用于航空航天、建筑、钻井和太阳能跟踪系统等；

5、能应对零位偏差、温度漂移等问题，使倾角传感器的性能得到了大幅提升；

6、另外，北微传感的倾角传感器可以实现角度置零的功能。这对于要测量相对倾角的场合非常有用。使用前，只要将传感器固定在一定的平面，用软件的方法实现清零功能，传感器在此之后读出来的数据就是相对于该平面的双轴倾角传感器相对倾角；

7、北微传感自主研发生产倾角传感器，性价比高，加工技艺成熟，可以进行批量生产。

Q3．作为高新技术企业，北微传感是如何开展倾角传感器的研发工作的？

阮经理：北微传感拥有面积达1000平方米的研发大厦，高精尖人才的研发技术团队。汇聚了国家千人计划、IEEEFELLOW、973首席科学家等业内顶级人才，多次承担国家科技创新基金、国家级重大科技项目、半导体粒子探测器研究（国家计划）等项目。

北微传感销售网络遍布全球，销售、研发中心、工艺生产分别座落于江苏和浙江，北微传感的科研人员占员工总数的30%以上，平均每年研发经费的投入占到年销售收入的10%；坚持每年有40%以上新产品的推出。

在倾角传感器的研发过程中，将传感器理论与实际应用相结合，针对不同行业、不同应用需求，研发出多个精度、几百种型号的倾角传感器，有丰富的产品层次和系列，产品线日益完善。

在低功耗、高防护、抗振动、抗冲击、超小型、以及低成本等市场需求驱动下，已经成为全面的倾角传感器制造商。

Q4．倾角传感器在监测行业的应用，主要包括哪些方面？

阮经理：近几年，倾角传感器在监测行业的应用越来越广泛，目前主要应用在工程机械、桥梁监测、地质监测、建筑监测、航空航天、交通运输、能源电力、医疗机械等行业。

例如：

应用于农用翻斗车可为驾驶员在坡度道路上的安全行驶提供可靠数据；

应用于塔式起重机可为防倾翻监控提供数据支持；

应用于板式传送机可直接对传送机当前倾斜角度进行测量，从而大大简化了安装过程；

应用于数控机床可实现对其几何精度的准确控制；

除此之外，倾角传感器在高空作业车、汽车四轮定位、卫星通讯车姿态检测、船舶航行姿态测量等过程中都有着相当重要的应用。

Q5．倾角传感器在监测行业中的实际应用效果怎么样？

阮经理：由于倾角传感器有着精度高，监测准确，预警及时的特点，适用于各种应用环境，基本不受外界影响，操作简单，使用方便，配合北微传感提供的上位机即可调试使用，为监测行业带来了极大便利，也获得了众多业主的一致好评。

Q6．倾角传感器在监测应用过程中存在技术难点吗？类似哪些情况？

阮经理：近几年，倾角传感器所应用的行业不断增多，产品在精度、能耗、传输方式、安装方式等等方面都会面临很多特殊场景，比如我们和成都勘测设计研究院（成勘院）合作的项目就需要了典型的应用难题，项目需要研发出一款用于边坡监测的倾角传感器产品，主要难度有：

（1）特殊的地势生态环境，对边坡监测的应用设备的性能提出了更高要求。

（2）监测区域一般为大型山坡，表面和地下钻孔中布置有不同种类的监测设备，有线方式并不实用。因此需要通过无线传输方式进行数据传输。在电脑端就可以实时查看并导出历史数据等，更方便用户使用。

（3）监测时间长达两个月，为了满足持续有效的供电，采用太阳能供电，保证监测时间。

（4）在山坡监测中，把传感器浅埋在地下后（天线露出），需要做好防水措施，应对天气变化的影响。

Q7．针对每个监测行业的技术难点，是怎么解决的，可以举例说明吗？

阮经理：面对监测行业的应用难点，北微传感的技术研发团队会针对性的提出解决方案，采用可行的定制产品服务。

例如：

针对成勘院提出的实际需求，北微传感提供了自主研发生产的高性价比倾角传感器和三维姿态测量电子罗盘产品。

解决了系统长期稳定性、太阳能供电、无线通讯、数据云存储技术难题，本套系统已实地运用，运行状况良好，技术革新促进了边坡地质危害监测的进一步发展。

这套边坡监测系统采用北微传感的BWM826倾角传感器和HEC395电子罗盘，可24小时自动实时检测边坡土方的异常变动。

BWM826是北微传感针对健康监测领域推出的数字输出型双轴倾角传感器，内置高精度16bitA/D差分转换器，通过5阶滤波算法，最终输出双轴倾角值，精度可达0.01°。

由于内置了高精度数字温感器，所以输出角度在工作温度范围内都得到了再次修正，保证产品在高低温环境下的高重复性。

HEC395是专门为存在磁干扰和动态运动环境提供高精度横滚、俯仰和方位测量的惯性产品。该产品包涵9自由度传感器：3轴加速度传感器，3轴磁传感器和3轴陀螺仪。

产品实时输出高精度姿态信息。此套系统采用GSM数据传输单元、太阳能供电，同时配备防水箱，全面满足最恶略的环境下使用要求。

Q8．可以分享一下北微传感生产的倾角传感器在监测行业的应用实例吗？

阮经理：北微传感的倾角传感器在监测行业的应用有很多，例如：

桥梁监测：贵州北盘江大桥、乌海湖大桥、扬州北澄子河大桥、大冲邕江特大桥、天津滨海大桥、贵州鸭池河大桥、贵州阿志河大桥、南京滁河大桥

铁塔监测：中国铁塔，八方电信，华为（为天线服务）

塔吊监测：成都科达

风机监测：华锐风电、中自庆安、和广科技

龙门吊监测：大连船舶重工集团

Q9．北微传感研发的倾角传感器有哪些行业创新应用吗？

阮经理：北微传感携手合作伙伴推出的土地平整高效率的解决方案，运用动态倾角传感器，通过自动控制液压缸控制方式，控制平地铲的位置和姿态，一键设定，以数字和指示灯相结合的方式引导操作。

实现了快速平整作业，轻松完成平地工作。无需测量人员进行放样，实现无桩化施工；作业精度可高达±3cm，真正实现土地平整，均水均肥，降低投入的同时，实现增产增收。

一些庄稼由于其特殊的生长要求，对土地的平整要求很高。精细平整的土地，不仅能大幅度节约农田灌溉用水，还能有效地提高肥料的利用率和抑制杂草的生长。

Q10．接下来，在监测行业领域，北微传感的倾角传感器有哪些新的发展规划？

阮经理：北微传感已与国内外众多企业建立良好的合作关系，产品销往十几个国家和地区，产品在全球的市场份额不断提高，市场影响力日益增强。

北微传感将在新兴市场开拓推广自主品牌，全面融合设计力、品质力、研发力，打造惯性姿态传感器行业内最具创造力的品牌。

在今后的发展过程中，北微传感倾角传感器的应用领域越来越广，产品越来越向着小型化、自动化、智能化的方向发展。随着物联网和信息化的普及，信息化已经成为测斜传感器未来的发展趋势。

（1）利用新发现的现象、效应

倾角传感器本来就是基于一系列效应制造出来的，目前应用的效应很多，比如压电效应、压阻效应等等，还有一些效应是我们未知的，等着我们去认识。

（2）采用高新技术

随着计算机、电子技术以及制造加工技术的发展，倾角传感器也进入高速发展时期，这些技术都是开发和设计倾角传感器的基础。高科技含量的倾角传感器是未来产业化的一个方向。

（3）新材料的开发

倾角传感器的感应元件、传感器保护的基础都是各种材料，随着人们对新材料性能的掌握，将大大促进倾角传感器的发展。近年，广泛应用的材料有陶瓷、光纤、高分子有机材料等。

（4）不断提高传感器的性能

影响倾角传感器的性能因素很多，随着检测技术跟精密制造的发展，相信会得到很大提升。

（5）传感器应用的扩展

物联网的横空出世，倾角传感器应用也在不断拓展。近些年，地震灾害、工程事故不断，对研究人员来说，也是个挑战，开发出各种传感器检测这些现象的发生，及早预警。

（6）传感器的集成化和多功能化

以前的倾角传感器一般只能检测一种物理量，一个系统光传感器就需要很多。现在，已经出现了多功能和集成化的传感器，比如温湿度和检测各种气体的集成传感器，这也将是以后发展的一个趋势。

（7）微型与低功耗化

有些精密仪器或设备，体积本身就小，还需要接上各种倾角传感器进行感知和控制，这也对倾角传感器提出了更高的要求。

小编总结

很荣幸能够采访到阮经理，了解北微传感的故事，起初我听到北微传感的科研人员占员工总数的30%以上的时候，我是震惊的。相信北微传感的成功同它的创新力是分不开的。

现在中国的传感器企业正在快速发展着，传感器技术领域也在不断的探索和开发，未来将会有更多像北微传感这样优秀的企业参与到行业中来，我国传感器技术必将会飞跃一个台阶。

最后，再次感谢无锡北微传感科技有限公司的阮经理接受52监测网的本次技术专访，如果您的企业也有话说，欢迎关注本公众号，在后台留下企业及联系方式，小编看到后会第一时间与您联系并进行专访，我们期待分享更多监测人的故事。

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