MEMS傳感器測(cè)量角度的原理主要基于微機(jī)械加工技術(shù)和特定的物理效應(yīng)。以下是以MEMS傾角傳感器為例，詳細(xì)說明其測(cè)量角度的原理：

一、基本原理

MEMS傾角傳感器通過地球重力非接觸式測(cè)量目標(biāo)物體的傾角。本質(zhì)上，傾角傳感器要測(cè)量加速度，特別是重力加速度，因此其內(nèi)部集成了加速度傳感芯片。加速度傳感芯片由一個(gè)MEMS傳感部件以及外圍信號(hào)處理電路組成。

二、具體測(cè)量過程

1. MEMS傳感部件結(jié)構(gòu)：

• MEMS傳感部件中通常包含可移動(dòng)部分和固定部分。例如，在某些設(shè)計(jì)中，可移動(dòng)部分（如彈性電極）與彈簧元件相連，而固定部分（如固定電極）則保持不動(dòng)。

2. 電容變化測(cè)量：

• 當(dāng)傾角傳感器處于水平位置時(shí)，可移動(dòng)部分與固定部分之間的電容保持一定值。當(dāng)傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，可移動(dòng)部分因重力作用而發(fā)生位移，改變與固定部分之間的相對(duì)位置，從而導(dǎo)致電容量的變化。

• 通過測(cè)量這種電容量的變化，可以計(jì)算出傳感器的傾斜角度。具體來說，電容量的變化與傾斜角度之間存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，可以通過校準(zhǔn)和信號(hào)處理電路將這種關(guān)系轉(zhuǎn)換為具體的角度值。

3. 信號(hào)處理：

• 原始的電容變化信號(hào)需要經(jīng)過放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理步驟，才能被微處理器或數(shù)字系統(tǒng)識(shí)別和處理。這些信號(hào)處理電路通常集成在傳感器內(nèi)部或外部電路中。

三、濾波器的作用

在測(cè)量過程中，MEMS傳感部件對(duì)震動(dòng)會(huì)很敏感，被測(cè)物體的震動(dòng)會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此，必須加入濾波器來消除一定頻率之外的干擾。常見的濾波器類型包括巴特沃茨濾波器和臨界阻尼濾波器，它們適用于不同的測(cè)量場(chǎng)景。

四、應(yīng)用實(shí)例

MEMS傾角傳感器在農(nóng)業(yè)和林業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械和特種車輛、太陽(yáng)能和光伏、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、起重機(jī)和吊裝技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電廠等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，傾角傳感器可以用于監(jiān)測(cè)農(nóng)機(jī)的傾斜角度，確保農(nóng)機(jī)在作業(yè)過程中的穩(wěn)定性和安全性。

綜上所述，MEMS傳感器測(cè)量角度的原理主要基于微機(jī)械加工技術(shù)和電容變化測(cè)量原理。通過測(cè)量可移動(dòng)部分與固定部分之間的電容變化，可以計(jì)算出傳感器的傾斜角度，并經(jīng)過信號(hào)處理電路的處理后輸出具體的角度值。