现代测试技术作业

《现代测试技术作业》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、序号：10现代测试技术传感器作业题目：双轴高精度倾角传感器SCA100T院系：电信与通信工程学院专业：自动化班级：07自动化学生姓名:黄帅学号:140721012142009年10月18日双轴高精度倾角传感器SCA100T摘要：本文介绍了芬兰VTI公司生产的型号为SCA100T的倾角传感器的原理、结构特性、接口等，并且介绍了该器件的一典型应用：SCA100T在钻孔测斜仪中的应用设计，以及分析该控制系统中使用该芯片的优缺点。关键词：SCA100T；SPI接口；AT89S52单片机；双轴倾角传感1双轴倾角传感器SCA100T介绍SCA100T倾角传感器是芬兰

2、VTI公司2005年最新推出的,利用MEMS技术开发生产的高精度的双轴倾角传感器,体积小重量轻仅1.2克。MEMS（Microelectromechanicalsystem）是二十一世纪的前沿技术，采用MEMS技术可以在硅芯片上加工出完整的徽型电子机械系统,包含了微型传感器、微型机械结构、以及信号处理和控制电路、通讯接口等于一体的微型器件,把信息系统的微型化、多功能化、智能化和可靠性水平提高到新的高度。该芯片的引脚图及说明如下：管脚名称功能1sck串行口时钟输入2ext_1X轴外接电容3MISO数据输出4MISI数据输入5OUT2Y轴输出6VSS电源负极

3、7csb片选8ext_2Y轴外接电容9ST_2Y轴测试输入10ST_1X轴测试输入11OUT1X轴输出12VCC电源正极127891011YX1456322内容2.1工作原理该器件内部包含了一个硅敏感微电容传感器，测量芯片在X和Y方向的加速度以及一个专用ASIC集成电路,ASIC电路集成了EEPROM存储器、信号放大器、AD转换器、温度传感器和SPI串行通信接口,组成了一个完整的数字化传感器。有±30o和±90o两种量程,其主要原理如下：yyabxxgg图一图二图中g代表重力加速度，x和y分别代表双轴的重力加速度，a和b分别代表双轴上的重力加速度与水平的

4、夹角；芯片内部通过对x，y，g以及合成量的测量，再将信号通过一定得集成电路，将输出量与角度线性化、数字化，这样得出的输出量就为随倾角变化的分量。2.2测量的物理量及范围双轴高精度倾角测量 可靠测量范围：±30°±90 DIL-12 塑料SMD封装，可回流焊 单电源+5V供电输出差分模拟信号和数字信号（SPI） 内置温度传感器（数字SPI输出）抗振20,000g 2.3应用领域及举例2.3.1应用领域 - 地理: 山体滑坡，雪崩- 民用: 大坝，建筑，桥梁，玩具，报警，运输- 工业：吊车，吊架，收割机，起重机，称重系统的倾斜补偿，沥青机．铺路机等- 火车：

5、高速列车转向架和客车车厢的倾斜测量- 海事：纵倾和横滚控制，油轮控制，天线位置控制- 钻井：精确钻井倾斜控制- 机械：倾斜控制，大型机械对准控制，弯曲控制，起重机- 军用：火炮和雷达调整，初始位置控制，导航系统，军用着陆平台控制典型应用：钻孔测斜仪、汽车四轮定位仪、铁道轨距尺、水库大坝安全监测用倾斜仪。2.3.2应用举例：SCA100T在钻孔测斜仪中的应用。2.3.2.1测量原理SCA100T型倾角传感器混合电路安装在测斜仪探管顶端，当探管处于不同位置时，传感器的3个敏感轴会根据角度的变化而输出相应的模拟量。然后将信号送人单片机MSC1210中，最终通过

6、MAX485总线传给地面上的工控机。测量系统原理图如图1所示。SCA100T单片机MCUMsc1210工控机图三测量系统原理图SCA100T是一种静态加速度传感器，当加速度传感器的敏感轴与地面水平时，作用在它上面的只有重力加速度。重力和加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角。传感器单轴的测量范围是±90o，通过双轴作空间换算为了获得最高精度，精确地描述输出值与角度之间的关系，利用原始数据绘制的散点图来拟合函数曲线，以倾角传感器的X轴的输出值为例进行采样，推算出倾角的回归模型。从而得出倾角大小。然后通过总线操作工控机，校正钻孔角度。2.3.2.2误差处理2

7、.3.2.2.1回归模型的修正由于该控制系统存在比较大的误差，以及输出与倾角的线性关系的误差。为了获得最高精度，精确地描述输出值与角度之间的关系，利用原始数据绘制的散点图来拟合函数曲线，以倾角传感器的轴的输出值为例进行采样，推算出倾角的回归模型。通过测得的标定数据进行分析，得出了倾角传感器X轴的散点表。表一如下：由图可知测出的2个变量角度和电压基本成正弦变化趋势，因此可设轴的回归模型为：y=a1sinx+b1作变量代换X=sinx；Y=y，得Y=a1X+b1。则由原始试验数据(xi，yi)，求出对应数据(Xi，Yi)。计算出样本相关系数：r=0.9999

8、6。因为lrl>ro(17)=0.5751，所以，认为Y与X之间的线性相关关系特