发表于：2012/7/17 19:39:54
#0楼
上海辉格科技分享：倾角传感器的精度≠线性误差！
影响倾角传感器的测量精度与以下指标密切相关：
灵敏度误差：取决于核心敏感器件的自身特性，但同时与频率响应关联，也称幅频特性。经过实际的测试，
对灵敏度的影响很小，可以忽略不计。
零点偏置：取决于核心敏感器件的自身特性，是指传感器在没有角度输入的情况下(如绝对水平面)，传感器
测量输出不为零，该实际输出角度值即为零点偏置。这个指标跟传感器是否能置零没有任何关系
非线性：可以通过后续进行校正，取决于校正点的多少。校正点越多，非线性越好。
横轴误差：是指当传感器在垂直于其灵敏轴方向施加一定的加速度或者倾斜一定的角度时耦合到传感器的输
出信号上所产生的误差。如对于测量范围为±30°的单轴（假定X方向为倾角测量方向）倾角传感器，在
空间垂直于X方向发生10°的倾斜时（此时实际被测量的X方向的倾斜角度保持不变，如为+8.505°），
传感器的输出信号会因为这个10°的倾斜而产生额外误差，这个误差称为横轴误差。这个额外的误差因
不同的产品而定。当倾角传感器懂得横轴误差为3%FS,产生的额外误差为0.1%×30°=0.3°，而传感器实
际输出的角度简单估算为8.815°(=8.505°+0.3°)。此时，即使倾角传感器的非线性误差达到0.001°,
相对横轴误差而言，这个非线性误差可以忽略不计，也就是说，作为倾角传感器的测量精度，不能不将
横轴误差计算在内，否则将引起很大的测量错误。
允许输入轴不重合度：是指传感器在实际安装过程中，允许传感器的水平（Z方向）安装偏差，该指标实际包
含了输入轴非对准性、垂直轴非对准性两个方面的误差。一般地，倾角传感器在安装时要求倾斜方向与
传感器的指定边沿保持平行或者重合，该指标表示可以允许有一定的安装角度偏差而不影响传感器的测
量精度。当倾角传感器自身的灵敏轴与实际的倾斜方向不重合时，随倾斜的角度增大，产生的额外误差
呈正弦变化。实际测试表明，当倾角传感器自身的灵敏轴与实际的倾斜方向的夹角超过3°，对于±30°
量程±0.01°线性误差的倾角传感器，所产生的额外误差会达到±0.3~0.5°，也远大于非线性误
差。
重复测量精度：取决于核心敏感器件的自身特性，不能通过后续修正措施来提高。
温度对零点和灵敏度的影响：也包含漂移和温度曲线的重复性，该重复性取决于核心敏感器件的自身特性，
不能通过后续修正措施来提高。在重复性确定的情况下，可以通过后续进行校正，取决于校正点（角度
点和温度点）的多少。校正点越多，温度漂移精度就越好。
由此可见，倾角传感器的系统误差包含了灵敏度误差、零点偏置、重复性和温漂的重复性，不能进行修正和补偿；随机误差则包含了横轴误差、输入轴非对准性、非线性、温漂线性度，可以通过修正和补偿措施来提高。而倾角传感器的分辨率则与精度没有任何关系，所以不能计入到精度指标内。
因此，衡量倾角传感器的测量精度，一定不能仅以非线性来衡量，需要将传感器的系统误差和随机误差进行误差合成后方可。
在常温下，倾角传感器误差应该包含非线性、重复性、迟滞、零点偏置以及横轴误差，进行误差合成的计算公式为：
你的倾角传感器误差是这样计算的吗？否则实际的测量精度将远远超过非线性误差！
附录一
辉格公司的SST倾角传感器的核心技术优势
SST倾角传感器具有良好的角度测量性能，创造性地将横轴误差和零点偏置作为测量精度的重要组成部分，而不同于其他一般的倾角传感器产品，仅将非线性作为传感器的测量精度。同时，该传感器为解决用户的现场安装困扰以及实际的倾斜方向不可能与倾角传感器的灵敏方向完全平行或重合的实际现状，特别地给出了“允许输入轴不重合度”的参数，用户通过这个参数，可以准确地知道如何安装以及减少安装时间，并且同样能获得很好的测量精度。
辉格公司的SST倾角传感器将“横轴误差”与“允许输入轴不重合度”实现了组合应用，极大地解决了在任意角度点实现真正准确的倾斜测量：
1、物体的实际倾斜不可能完全按照严格的X和Y正交轴向发生倾斜，如机械部件的间隙、实际倾斜轴难以确定等因素决定了实际的倾斜角度不在严格的X、Y正交方向上。当X轴向发生倾斜时，如果传感器的横轴误差过大，则会使Y方向的倾斜角度数据发生变化，而实际上，Y轴方向可能没有真正发生倾斜，反之亦然。因此，针对普通的倾角传感器的3~5%的横轴误差，即使线性度再高，其实际的测量精度也将在3~5%左右，而不是线性度数据。
2、如传感器在实际安装过程中，没有“允许输入轴不重合度”数据，简单的目测是难以获得真正准确的倾斜数据。过大的传感器灵敏轴与实际运动倾斜方向的偏差角度，将会使传感器的输出上额外产生一个“正弦误差”叠加到输出数据上。随着倾斜角度的增大，误差也逐渐增大。
辉格公司的SST系列倾角传感器良好地解决了以上的实际问题，是真正实现高精度倾角测量的产品。
附录二
辉格公司在倾角测量方面的核心能力介绍
1、我们的任何一款倾角传感器的外壳都经过模态测试，不是简单地将传感器的核心部件安装在任意外壳内进行封装后就成为产品的。
2、我们的任何一款倾角传感器的PCBA板是经过模态测试，从根本上解决振动所引起的谐振对传感器滤波的影响。
3、我们的任何一款倾角传感器的测试是严格按照国内和国际的相关标准执行，包括GB、GJB、MIL、IEC、ISO、EN等。
4、我们在倾角测量领域获得近20项各种发明专利、实用新型专利、外观专利与软件著作权。
5、我们的任何一款倾角传感器采用专利的自动测试技术，减少人为干扰对质量的影响，并保持质量的一致性。
6、我们能提供世界上精度最高的倾角传感器，可以达到±5角秒@-40~85℃全温度内的综合精度，12个月的零点稳定性达到±3.6角秒。我们还在进一步提高中。
7、我们是世界第一个将倾角传感器技术与ipad、iPhone结合一起的供应商，大大提高用户的便利性和节省成本。
8、我们是世界第一个提出“降低用户使用成本”的倾角传感器供应商，100余种配件极大地降低了用户的施工和调试时间与成本。
9、我们是世界上能提供倾角传感器品种最多的并拥有自己研发能力的企业，可以为客户定制绝大多数特殊要求的倾角测量产品。我们能提供近30种各类工业通用和军事/航空航天专用接口。
10、我们也是世界上专业从事倾角传感器最大的企业，近50人的规模可以与快速为客户提供各种服务。
影响倾角传感器的测量精度与以下指标密切相关：
灵敏度误差：取决于核心敏感器件的自身特性，但同时与频率响应关联，也称幅频特性。经过实际的测试，
对灵敏度的影响很小，可以忽略不计。
零点偏置：取决于核心敏感器件的自身特性，是指传感器在没有角度输入的情况下(如绝对水平面)，传感器
测量输出不为零，该实际输出角度值即为零点偏置。这个指标跟传感器是否能置零没有任何关系
非线性：可以通过后续进行校正，取决于校正点的多少。校正点越多，非线性越好。
横轴误差：是指当传感器在垂直于其灵敏轴方向施加一定的加速度或者倾斜一定的角度时耦合到传感器的输
出信号上所产生的误差。如对于测量范围为±30°的单轴（假定X方向为倾角测量方向）倾角传感器，在
空间垂直于X方向发生10°的倾斜时（此时实际被测量的X方向的倾斜角度保持不变，如为+8.505°），
传感器的输出信号会因为这个10°的倾斜而产生额外误差，这个误差称为横轴误差。这个额外的误差因
不同的产品而定。当倾角传感器懂得横轴误差为3%FS,产生的额外误差为0.1%×30°=0.3°，而传感器实
际输出的角度简单估算为8.815°(=8.505°+0.3°)。此时，即使倾角传感器的非线性误差达到0.001°,
相对横轴误差而言，这个非线性误差可以忽略不计，也就是说，作为倾角传感器的测量精度，不能不将
横轴误差计算在内，否则将引起很大的测量错误。
允许输入轴不重合度：是指传感器在实际安装过程中，允许传感器的水平（Z方向）安装偏差，该指标实际包
含了输入轴非对准性、垂直轴非对准性两个方面的误差。一般地，倾角传感器在安装时要求倾斜方向与
传感器的指定边沿保持平行或者重合，该指标表示可以允许有一定的安装角度偏差而不影响传感器的测
量精度。当倾角传感器自身的灵敏轴与实际的倾斜方向不重合时，随倾斜的角度增大，产生的额外误差
呈正弦变化。实际测试表明，当倾角传感器自身的灵敏轴与实际的倾斜方向的夹角超过3°，对于±30°
量程±0.01°线性误差的倾角传感器，所产生的额外误差会达到±0.3~0.5°，也远大于非线性误
差。
重复测量精度：取决于核心敏感器件的自身特性，不能通过后续修正措施来提高。
温度对零点和灵敏度的影响：也包含漂移和温度曲线的重复性，该重复性取决于核心敏感器件的自身特性，
不能通过后续修正措施来提高。在重复性确定的情况下，可以通过后续进行校正，取决于校正点（角度
点和温度点）的多少。校正点越多，温度漂移精度就越好。
由此可见，倾角传感器的系统误差包含了灵敏度误差、零点偏置、重复性和温漂的重复性，不能进行修正和补偿；随机误差则包含了横轴误差、输入轴非对准性、非线性、温漂线性度，可以通过修正和补偿措施来提高。而倾角传感器的分辨率则与精度没有任何关系，所以不能计入到精度指标内。
因此，衡量倾角传感器的测量精度，一定不能仅以非线性来衡量，需要将传感器的系统误差和随机误差进行误差合成后方可。
在常温下，倾角传感器误差应该包含非线性、重复性、迟滞、零点偏置以及横轴误差，进行误差合成的计算公式为：
你的倾角传感器误差是这样计算的吗？否则实际的测量精度将远远超过非线性误差！
附录一
辉格公司的SST倾角传感器的核心技术优势
SST倾角传感器具有良好的角度测量性能，创造性地将横轴误差和零点偏置作为测量精度的重要组成部分，而不同于其他一般的倾角传感器产品，仅将非线性作为传感器的测量精度。同时，该传感器为解决用户的现场安装困扰以及实际的倾斜方向不可能与倾角传感器的灵敏方向完全平行或重合的实际现状，特别地给出了“允许输入轴不重合度”的参数，用户通过这个参数，可以准确地知道如何安装以及减少安装时间，并且同样能获得很好的测量精度。
辉格公司的SST倾角传感器将“横轴误差”与“允许输入轴不重合度”实现了组合应用，极大地解决了在任意角度点实现真正准确的倾斜测量：
1、物体的实际倾斜不可能完全按照严格的X和Y正交轴向发生倾斜，如机械部件的间隙、实际倾斜轴难以确定等因素决定了实际的倾斜角度不在严格的X、Y正交方向上。当X轴向发生倾斜时，如果传感器的横轴误差过大，则会使Y方向的倾斜角度数据发生变化，而实际上，Y轴方向可能没有真正发生倾斜，反之亦然。因此，针对普通的倾角传感器的3~5%的横轴误差，即使线性度再高，其实际的测量精度也将在3~5%左右，而不是线性度数据。
2、如传感器在实际安装过程中，没有“允许输入轴不重合度”数据，简单的目测是难以获得真正准确的倾斜数据。过大的传感器灵敏轴与实际运动倾斜方向的偏差角度，将会使传感器的输出上额外产生一个“正弦误差”叠加到输出数据上。随着倾斜角度的增大，误差也逐渐增大。
辉格公司的SST系列倾角传感器良好地解决了以上的实际问题，是真正实现高精度倾角测量的产品。
附录二
辉格公司在倾角测量方面的核心能力介绍
1、我们的任何一款倾角传感器的外壳都经过模态测试，不是简单地将传感器的核心部件安装在任意外壳内进行封装后就成为产品的。
2、我们的任何一款倾角传感器的PCBA板是经过模态测试，从根本上解决振动所引起的谐振对传感器滤波的影响。
3、我们的任何一款倾角传感器的测试是严格按照国内和国际的相关标准执行，包括GB、GJB、MIL、IEC、ISO、EN等。
4、我们在倾角测量领域获得近20项各种发明专利、实用新型专利、外观专利与软件著作权。
5、我们的任何一款倾角传感器采用专利的自动测试技术，减少人为干扰对质量的影响，并保持质量的一致性。
6、我们能提供世界上精度最高的倾角传感器，可以达到±5角秒@-40~85℃全温度内的综合精度，12个月的零点稳定性达到±3.6角秒。我们还在进一步提高中。
7、我们是世界第一个将倾角传感器技术与ipad、iPhone结合一起的供应商，大大提高用户的便利性和节省成本。
8、我们是世界第一个提出“降低用户使用成本”的倾角传感器供应商，100余种配件极大地降低了用户的施工和调试时间与成本。
9、我们是世界上能提供倾角传感器品种最多的并拥有自己研发能力的企业，可以为客户定制绝大多数特殊要求的倾角测量产品。我们能提供近30种各类工业通用和军事/航空航天专用接口。
10、我们也是世界上专业从事倾角传感器最大的企业，近50人的规模可以与快速为客户提供各种服务。