揭开倾角传感器的神秘面纱，原来这个东西离我们如此之近。

平时大家谈到传感器的时候，好像很少有人会提到倾角传感器，这是个什么样的东西呢？ 

倾角传感器很少人提及，只不过倾角这个物理量不是想温度、压力、流量那样被直接感知，而是被计算出来，显得相对抽象。然而，倾角传感测量作为姿态控制的一个重要组成部分，受到越来越多的青睐和广泛应用，从 工程机械、智能井盖、文物保护、地灾监测、智能路灯，古树保护监测、工业平台控制、轨道监测维护等诸多方面都有倾角传感器的身影。

什么是倾角传感器 ？ 倾斜角传感器检测跟地球的重力方向（铅垂方向）成一定倾角的传感器，其大多是在角度传感器输入轴上设置振子。这种传感器有位移式和转矩平衡式。前者由重力方向的振子基准轴直接输出角度；后者是使流过电磁线圈的电流产牛的转矩跟振子倾斜产生的转矩平衡，而振子通常保持在零位。转矩平衡式传感器的线圈电流值跟倾斜角对应，精度高。为了提高振子的耐振性和制动，往传感器内部浸油。倾斜方向的加速度是重力加速度的余弦分量，故加速度传感器也可用作倾斜角传感器。这种传感器能检测几个g。检测运载体（船、飞机）倾斜角时，用振动影响小的姿态传感器。

倾角传感器主要有磁阻/霍尔式、电解液膜电位式、转矩平衡式、MEMS 电容式等等，都是基于牛顿力学定理的应用。

电解液膜电位式，将电解液密封在容器中，容器的两端相当于正负极，发生倾斜偏转时，电解液位置的变化引起正负极板之间电容或电阻值的变化，将这个变化解析出来就对应倾角变化信息。这种传感器的典型代表如德国HL Plarna,NTI 等，这些品牌如今已都已被大公司收购。

转矩平衡式性能高成本昂贵通常由实验室制作，用于军事宇航。

磁阻/霍尔式的基本原理是基于钟摆式质量锤相对于重力垂线偏转，引起磁场变化，机械结构较大，典型厂商如日本的Midori ，这种产品只能做单轴倾角测量，抗冲击能力较差，怕摔。

MEMS工艺让倾角传感器真正地走下神坛，进入了汽车、消费电子、工业、医疗等大众用途。

MEMS 倾角传感器，分为热气源式（如MEMSIC）、3D-MEMS型（如VTI，被Murata 收购）、2D-MEMS 型（如ADI、STM等），这类传感器本质上就是加速度传感器，高g值量程用于测量加速度如安全气囊、硬盘坠落保护、碰撞检测等等，低g值的加速度传感器就用于倾角测量，成为倾角传感器，分为单轴、双轴、三轴几种，是目前倾角测量传感器的主流技术。

3D-MEMS 是3层硅片堆叠制程，抗冲击力强，适用于汽主动安全系统ESC/ESP、辅助驾驶系统ADAS、工业姿态测量等；2D-MEMS 是单层硅片制程，在硅片上做出叉指或梳状电容，倾斜变化导致电容间距变化从而引起电容值变化，从而感知倾角状态，这类传感器适用范围与3D-MEMS近似。

单轴和双轴倾角传感器多用于汽车和工业，消费电子主要使用3轴加速度传感器做倾角检测，如游戏手柄、无人机、可穿戴设备、智能手机等。

再来看看倾角传感器的各种有意思的应用：

如果把倾角传感器按照产品形态分为倾角传感器元件和智能倾角传感器产品，那么，前者较多应用于各种姿态检测、惯性测量产品当中，如角度、姿态测量仪器仪表，智能硬件等，后者很多时候以智能变送器的形式出现，具有标准的模拟、数字输出信号和通信联网功能，更多应用于系统级装备当中和物联网系统中，例如工程机械、机器人、车辆、铁路、桥梁大坝等。

工程机械的底盘、臂架、吊篮、支腿调平、拖挂系统等，都会用到智能倾角传感器，对部分机型会需要使用动态倾角传感器。

城市智能管廊系统应用中，智能井盖在背面也安装了倾角传感器，这是智慧城市的智能管廊分支的应用，井盖背面有倾角传感器、开关、无线模块，当井盖被非法搬动甚至盗窃时自动报警。

各种滑坡、地质灾害、文物/古树、房屋、灯杆/广告牌、通信/电力塔架、输配电塔架和线缆覆冰监测、井下作业面液压支架系统、充电桩/充电站防撞监测等等，可以说，凡事需要检测水平、垂直、横滚角度、俯仰角度的应用，都会有倾角传感器的应用。

由于硅MEMS倾角传感器的本质是加速度传感器，所以很多倾角传感器同时也可以测量撞击加速度，但仅限于低g值(1-10g)加速度撞击，所以高g值加速度测量如汽车安全气囊爆裂等，则不能胜任，需要选取专门的高g值（几百g)加速度传感器。