倾斜仪的使用

倾角传感器的精度理解

倾角传感器作为测量物体相对海平面的角度测量设备，已有100多年以上的历史了。从传统的水泡式水平仪，到当前的基于加速度原理或电解液原理以及液体电容原理等，已经发展非常成熟，产品精度不断提高，应用领域也逐渐广泛和专业，制造厂家也非常多。但市场上多数倾角传感器对精度的描述，显得含糊不清或者存在一定偏差。
一般地说，按照计量法和相关国家/国际标准，对精度的描述有总体性和确定性的描述，但这些描述具有普遍性，是否适合于倾角传感器领域，值得商榷。
我们可以在市场上随处获得各种不同倾角传感器产品或供应商对精度的描述，大多数是将倾角传感器的非线性作为传感器的测量精度，这样做是存在一些偏差的。
首先，我们需要分析影响倾角传感器测量精度的因素有哪些，再讨论如何确定倾角传感器的精度的定义。
以加速度原理的倾角传感器为例。它是测量重力加速度在加速度传感器敏感轴上的分量转换成角度数据，即倾角值与加速度值成正弦关系。这个原理在很多文献以及产品说明中给予了充分的说明。
从这个角度上理解，只有具有DC响应的加速度计才能测量倾斜角度。实质上，倾角传感器具有加速度计的属性，因此研究加速度测量过程中产生的误差来源，就可以确定倾角传感器的误差来源。从众多的文献资料中可以发现，加速度计的测量精度与以下指标密切相关：
灵敏度误差、零点偏置、非线性、横轴误差、频率响应、输入轴非对准性、重复测量精度、垂直轴非对准性、温度对零点和灵敏度的影响（含漂移和温度曲线的重复性）、噪声与噪声密度等。
不难发现，重复测量精度难于补偿，取决于核心敏感器件的自身特性；温度曲线的重复性也取决于核心敏感器件的自身特性，难以通过补偿来提高；灵敏度误差也取决于核心敏感器件的自身特性，但同时与频率响应关联；噪声与噪声密度可以通过后续电路进行硬件滤波或软件滤波等方式降低；由于用来作为倾角传感器的加速度计的频率响应一般在30Hz左右，经过实际的测试，对灵敏度的影响很小，可以忽略不计。
由此可见，作为倾角传感器的核心敏感部件的加速度计，其横轴误差、输入轴非对准性、垂直轴非对准性、非线性需要计入到倾角测量的误差因素内。而不能仅对非线性进行补偿，而作为倾角传感器的测量精度。
横轴误差是指当传感器在垂直于其灵