一、引言

倾角传感器是测量角度的高精密传感器[1]，在工业、军事、航空等各个领域都有着重要的应用，其具有测量稳定、准确、快速的特点。随着科学技术的发展、科技水平的提高，对倾角传感器的稳定性、准确度的要求也在提高，时间漂移成为了影响传感器测量性能的重要因素。

本文主要以一种基于石英挠性加速度计的倾角传感器SNJ-Ⅱ为研究对象，其精度为6′，取其测量范围为 0°～60°，在长时间的工作中，设备的某些参数可能发生变化。时间漂移的产生主要来自产品结构内部的影响，随着时间的推移，漂移会逐渐变大，直接影响测量性能，必须加以抑制。

本文在介绍倾角传感器的工作原理上，分析了时间漂移产生的原因，给出了时间漂移的补偿方法。

现代人饮食中摄入蛋白质过多，这些蛋白质分解成氨基酸，造成大多数人的体液都呈酸性。以往人们体力劳动较多，酸性体液通过汗水排出，但现代生活方式减少出汗的机会，酸性体液会不断堆积，易使人感到疲乏。

二、倾角传感器的工作原理

本文所研究的倾角传感器是通过挠性加速度计作为敏感元件进行角度测量，然后通过高精度的模数转换器CS5532来实现模数转换，以高性能的ATmega128单片机为MCU控制器，通过SPI接口实现与模数转换器的通信，使用ADM2582E实现硬件通信协议的转换。其中敏感元件石英挠性加速度计是核心部分。石英挠性加速度计是一种闭环式的摆式加速度计[2]，其内部结构如图1所示。

原发性小肠肿瘤是临床发病率较低的肿瘤，有30多种病理分型，恶性多见，早期诊断较困难，误诊率高，预后差[1-2]。本研究通过对原发性小肠肿瘤患者的临床资料进行回顾性分析，旨在探讨其病理特征。现报道如下。

石英挠性加速度计的工作原理：当敏感载体（加速度计挠性摆杆和力矩线圈）在敏感方向上受到的加速度发生变化时，其受力也就随之发生改变，从而打破了敏感载体与力矩线圈构成的力矩平衡，使得挠性摆杆发生偏移，这时差动电容的中心极板发生位移，导致电容容值也会发生变化，当其变化量超过差动电容“容量-电压”转换器的最小分辨率后，转换的电压也会随着变化，这样变化量通过放大器进行放大对力矩线圈进行驱动，通过更改力矩线圈的电流大小，使得力矩线圈产的力矩发生改变，从而使敏感载体与力矩线圈构成的力矩重新进入平衡状态，而采样电阻采到的是力矩线圈中的电流，这样就建立了采样电阻两端电压与加速度之间的关系。又由于倾角和加速度存在确定关系，从而就可以获得倾角和输出之间的关系。

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加速度计中敏感载体受力如图2所示，则有如下公式：

“卓越计划”的人才培养模式要求把学生的工程实践能力培养贯穿整个本科教育阶段，学生在企业实践时间累计达一学年以上，依据《华盛顿协议》条款中人才培养质量目标，建立强调实践环节的质量检查、过程督导以及实践单位的评价在质量考评中作用。因此人才培养计划需要按照新的目标和要求以及社会及企业的需求进行调整。重视企业在人才培养计划制定中的重要作用。一方面充分利用企业工程师和行业专家的工程经验，对课程体系和理论教学内容进行调整；另一方面对实践教学模式和实践教学的学分进行调整，注重实践教学企业参与其中的重要性，增补在企业实习阶段的实践能力培养计划。

传统切割法需使用尖刀、止血钳、吸引器等手术器械，术中须压迫止血并结扎出血点，手术相对较繁琐，因而耗时较长。而等离子刀兼具切割和凝血功能，可在切除过程中一边切割组织，一边止血，进而有效缩短手术时间，减少出血量，且术中手术器械较少，咽腔视野相对更开阔，术中出血量相对较少，手术视野更清晰，因而有效提高手术效率，加快手术进程，减少手术时间。而传统切割法需钝性分离黏连组织，出血量较多，且无法及时止血。本研究结果显示，观察组患者的手术时间更短，术中出血量更少，与凌恺等[4]人的研究结论基本一致。

差动电容“容量-电压”转换器输出电压：

差动电容容量：

根据公式（1）～（8）可得倾角传感器的基本数学模型：

其中，U —加速度计输出电压；

R —采样电阻；

以单一有机体系作为溶剂，溶解纤维素并催化转化制备5-HMF过程中，虽然具有成本较低、反应周期较短等优点，但一般需要高温高压的条件；且生成的5-HMF易热解，导致得率较低，部分有机溶剂环境污染问题较严重，不符合绿色化学的理念。

g —测量时重力加速度；

l1 —敏感载体重心距离挠性固定点距离；

l2 —力矩线圈施力点距离挠性固定点距离；

一是把政治建设作为根本性建设，认真学习党章，牢固树立“四个意识”，严格执行新形势下党内政治生活若干准则。二是坚定理想信念宗旨教育，发挥中心组学习示范带动作用，开展基层党支部书记、党员集中培训，组织员工政治学习。三是深入开展专题教育，持续推进“两学一做”学习教育常态化制度化，以处级以上领导干部为重点，在全体党员中开展“不忘初心、牢记使命”主题教育，教育引导党员干部更加自觉地为推动新时代公司改革发展各项事业作贡献。

方法二，在产品设计中增加高精度的纬度测量装置，将测量值传输给单片机，通过公式（10）计算出当地的重力加速度，实现传感器的自动校准。

L —在磁场中线圈等效长度；

在使用天然火的过程中，人们逐渐学会了把火种保存下来，使它常年不灭，这样就能够经常吃上烤熟的食物了。但是火种保存不善总会熄灭，而天火又不是经常可以遇上的，在这种情况下，人们开始考虑，是否能够自己来制造火或者取得火呢？燧人氏钻木取火的传说，就由此而来。

θ —测量角度；

数据应用主要分为船端应用和公司端应用2部分，其中船端利用感知层采集的信息，经过网络层传输，可开展对船舶航行和货物监测管理相关的应用。公司端应用可分为二级公司和总公司2部分，其中：各二级公司通过网络层接收船端传输的信息，开展船舶动态监控和调度、货物监控、应急处置、远程医疗及船舶油耗管理等操作层面的应用；集团总公司系统除了可实现二级公司的功能之外，还可开展综合分析和辅助决策等宏观管理应用。

Kp —放大器放大倍数（单位：A/V）。

三、时间漂移的机理分析

1、电子元器件的漂移

从公式（1）～（8）可以看出，电子元器件（如电容、电阻、运算放大器）的数值变化会对倾角传感器产生影响。随着时间的推移，这些元器件的数值会发生一定的变化，这就导致传感器的参数发生变化。但是，我们可以选择一些输出噪声低、稳定性好一点的元器件，这样可以很好的降低这些元器件对倾角传感器的影响。我们所研究的倾角传感器中的放大器输入端的电压差变化很小，所以元器件对倾角传感器的影响很小，可以忽略。

2、重力加速度的影响

由公式（9）可以看出重力加速度g对基于石英挠性加速度计的倾角传感器的精度有影响。当g发生变化时，倾角传感器就会随之产生测量误差。重力加速度的变化主要是由于地理位置变化产生影响，不同纬度的重力加速度g值是不同的[3]，如下：

其中，α —纬度值。

由上式可以得出，赤道的重力加速度为9.78m/s2，南北两极的重力加速度为9.83m/s2，重力加速度变化量在平均海平面南北方向上约为0.0005m/s2。

由公式（9）推导出重力加速度变化时，角度的关系式为：

其中，θ0 —按预设的重力加速值计算的角度值；

θ1 —实际的角度值；

g0 —预设的重力加速值；

g1 —实际加速度值。

由公式（11）可以看出，g1加速度值不等于g0时，角度值也不相等，产生了测量误差。

3、磁钢的影响

由公式（9）可以明显得出，磁钢产生的磁场强度B的变化会直接影响测量角度的精确度。研究表明，随着时间的变化，磁钢的内部应力会发生变化，随之其磁场强度B会逐渐变弱，这说明磁钢具有时间稳定性，也就是说磁钢由于自身结构材料的原因，随着时间的变化会发生磁性变化现象。据研究，未经热稳定处理的磁钢，其磁感应强度每年约变化5%[4]。研究发现，除了自身材质组成结构影响外，外部因素也能引起磁钢退磁的现象。如温度、外磁场、机械作用、流质等很多原因可以导致磁钢退磁现象的发生。

当外部有交流磁场作用，磁钢会产生退磁现象，磁钢的退磁使磁感应强度减小到一定值，这会使得测量的角度产生误差。受到外部机械冲击时，磁钢的自身内部结构可能发生变化，影响其磁感应强度的大小，直接影响倾角传感器的测量值。如果磁钢接触到腐蚀性的物质会使其内部结构发生变化，这也会直接导致传感器测量的角度产生误差。

Kc —差动电压“容量-电压”转换器转换比例系数（单位：V/F）；

四、补偿方法的研究

1、重力加速度的补偿方法

由上述倾角传感器的数学模型式（9）可以得出，重力加速度减少0.0005m/s2时，倾角传感器测量的角度值变化范围约为0.005°～0.05°。可见重力加速度的微弱变化对本文所研究的倾角传感器的角度测量影响不大，可以忽略。但当标定倾角传感器的地点与测量地点重力加速度差值偏大（如赤道的重力加速度与南北极的重力加速度相差0.05m/s2）时，这对倾角传感器的测量结果影响很大，测量误差大大超出了其测量精度，必须进行补偿。

由于磁钢的稳定性受很多因素的制约，对磁钢的磁性能进行补偿，有利于基于挠性加速度计的倾角传感器的设计和生产。改善磁钢的方法有热稳定处理、温度循环处理、抗冲击振动处理等。

B —磁钢产生的稳定磁场强度；

m —敏感载体（加速度计的挠性摆杆和力矩线圈）质量；

2、磁钢的磁性补偿

方法一，通过通信控制器直接校正单片机中加速度计存储的g值；

表1 实验数据表（单位：°）

给定角度北京g=9.8 m/s 2 武汉g=9.8 m/s 2 武汉g=9.7 9 4 m/s 2测量值 误差 测量值 误差 测量值 误差0 0.4 9 2 0.4 9 2 0.5 8 1 0.5 8 1 0.4 9 4 0.4 9 4 1 0 9.9 4 5 -0.0 5 5 9.8 4 2 -0.1 5 8 9.9 4 0 -0.0 6 0 2 0 1 9.9 8 0 -0.0 2 0 2 0.2 4 0 0.2 4 0 2 0.0 0 0 0 3 0 2 9.9 6 5 -0.0 3 5 3 0.1 9 0 0.1 9 0 2 9.9 8 0 -0.0 2 0 4 0 3 9.9 9 5 -0.0 0 5 4 0.2 1 3 0.2 1 3 4 0.0 0 5 0.0 0 5 5 0 5 0.0 1 2 0.0 1 2 5 0.2 3 0 0.2 3 0 5 0.0 1 5 0.0 1 5 6 0 6 0.0 2 6 0.0 2 6 6 0.3 2 1 0.3 2 1 6 0.0 2 0 0.0 2 0

（1）热稳定处理

第三，要完善农业用水计量设施。目前我们的计量设施不完善，仅占1/3左右。目前水费的收取有两种形式，一种是按方计算，有计量设施的，比如1 m3水交多少钱。最明显的是井灌区，都是搞IC卡，农民付了多少水费，插进去就灌多长时间，这种方法的收取是百分之百，而且科学合理。但是非井灌区很多都是按亩收费，一亩地核定多少稻谷、核定多少玉米，折算成货币来收取，实际用了多少水也不清楚，所以下一步要加大量水设施的建设。

使磁钢在高于常温的某一温度环境下保持适当长的时间，这样可以加速其自然老化的过程。这也是所谓的人工时效处理或热退磁处理[5]，即以短时间的热时效来完成长时间的常温时效。将磁钢置于恒温电热温箱内，设定温度为80℃，保温3h后取出，置于室内自然老化30min，然后重复上述过程3次。

在高校计算机教学过程中，教师都会筛选一下具有代表性的教学案例，这些案例对学生来说是远远不够的。在大赛中的每个课题都可以是一个实际的案例，同时，每个题目都有配套的运行和开发环境，为参赛队员提供一定的基础平台，学生可以通过前期的学习，慢慢可以动手开发程序都最后能够很熟练的掌握技术。大赛为学生提供了一个具有挑战性的实践机会和平台，在学习中不断前进、不断总结、不断提高自己。

（2）温度循环处理

磁钢的工作环境温度不同，影响其磁感应强度的变化。在使用磁钢之前，通过温度循环处理对其进行稳定化退磁。将磁钢置于如图3所示的恒温箱中，调节恒温箱的温度，高温设定为60℃，低温设定为40℃，然后对其进行高低温循环5次，温度各保持2h。其中循环次数依据磁钢材料的不同自行调节。高低温的设定要求比磁钢的工作温度范围大。

山洪沟治理工程应遵循自然规律，首先要达到设计的防洪标准，还应兼顾维护各类生物适宜栖息环境和生态景观完整性的功能。岸坡防护设计除应考虑传统的技术要求外，还要兼顾生物栖息地加强和改善生态环境的需求，有条件时可引入一些具有较大的孔隙率和较强的透水性的结构形式，以改善生物的生长发育条件，如有植被的堆石、石笼、混凝土空心块、生态砖、鱼巢砖等。

（3）预振动处理

将磁钢放置于图4所示的振动台上，进行振动试验。通过多次振动试验，磁钢内部组织结构快速稳定，增强磁钢在使用中的抗振动能力。在产品制作完成后，对产品进行整体灌胶处理，通过真空干燥箱使胶体快速、均匀流动，确保排干产品内部空气，这不仅可以增强磁钢的抗振动能力还能够预防腐蚀。

五、系统测试

根据上述方法，对倾角传感器SNJ-Ⅱ型进行试验，将传感器置于温度设定为20℃的恒温箱中测量，首先将在北京标定的传感器在当地测量，再将其在武汉测量，最后将传感器在武汉标定并在当地进行测量，测量数据如表1，角度测量误差对比如图6。可以看出，校准重力加速度后，倾角传感器的误差小于校准前的误差。

六、结束语

倾角传感器是测量倾角的一种高精密传感器，是科研、工业生产不可缺少的装置之一，其性能的提高，具有重要的科学和社会价值。而时间漂移是制约倾角传感器的准确度的重要因素，降低漂移对倾角传感器的影响是设计产品的关键环节之一。本文系统地分析了倾角传感器时间漂移产生的原因，尤其对重力加速度和磁钢的磁感应强度这两个影响因素作了较全面地分析，提出了比较完善的补偿漂移的方法。依据本文的研究方法，对基于挠性加速度计的倾角传感器SNJ-Ⅱ型进行实验，测量误差减小，取得了较满意的结果。

参考文献

[1]吴秀芹, 高国伟, 李倩芸, 等. 倾角传感器自动标定系统的研究[J]. 传感器与微系统, 2009, 28(4): 54-55.

[2]王珂. 石英挠性加速度计偏值和标度因数稳定性研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2012.

[3]林鸿初. 重力加速度是常数吗?[J]. 自然杂志, 1980(9):49-51.

[4]滕召胜, 郁文贤, 夏胜平. 电子分析天平温漂与时漂的自动补偿[J]. 国防科技大学学报, 2000, 22(3): 6-10.

[5]齐凤春. 永磁体的稳定性[J]. 磁性材料及器件, 1981(4):18-35.