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数字式MEMS加速度传感器在倾角测量的应用 物体在运动中的倾角是描述物体运动状态、特征的重要参数,在交通、航天、军事领域中都有着重要的意义,对目标的定位、追踪起到非常重要的作用。所以开发价格适中、精度高,测量范围大的角度测量模块具有很强的实用价值。 本文根据对实际运动的分析,研究建立了相应的数学模型,利用数字式MEMS加速度传感器并配合适当的硬件电路和软件算法实现了一种性价比高,高精度,测量范围大的角度测量模块并通过实际运行,取得良好的效果。 1 对象研究和建模 本文研究的对象是物体运动时,其整体平台的倾斜角,例如普通车辆机车,军用车辆机车和海上装备等,在运动过程中由于路面、坡度等影响会使整个平台架产生一定的倾角,而这些参数对于精确导航、列车行程控制等系统都具有重要的意义。 根据经典力学可以知道,当对象与基准平面有一个角度的夹角时,其运动方向的加速度与重力加速度的比值和没有夹角时其加速度与重力加速度的夹角α 是不同的。根据力的分解,重力加速度就会有分量作用在Ax方向,且Ax=gsinα,于是倾斜角α=sin-1(Ax/g)。见图1-(a)所示。但是,当对象在基准面方向上做变加速的运动时,其Ax同样是一个变化值,这样将由于无法区别对象的静态加速度和动态加速度而做出正确的判断。也可以考虑采用图 1-(b)中所示方法测量,将Ax设定为始终与运动面垂直的方向,这样Ax=gcosα,则倾斜角α= cos-1(Ax/g)。这个方法在普通的道路坡度只能在Ax方向产生一个很小的加速度变化,而这对于该传感器的精度是很难达到的。 故考虑采用如图1- (c)所示方法进行测量,利用双轴的加速度传感器,其两个夹角之间相差90°,两个角分别为45°和135°角,当车辆静止在平面上时,加速度传感器的两个轴向测得加速度:Ax=Ay=0.707g。 当车辆在平面上加速时,加速度倾角传感器的两个轴向就会测得两个大小相等,极性相反的加速度变化,而(Ax+ Ay)保持不变,例如:车辆向前加速时,Ax增大而Ay减小。 当车辆倾斜时,倾斜角α=cos-1。但是在实际情况中,由于测量、安装等原因,几乎不可能做到加速度传感器与车辆的径向正好成45°,所以需要在系统初始化时,首先测量出加速度传感器与车辆的径向的夹角β,可根据公式β=arctan(Ay/Ax)计算得到。 由此可得最后的倾斜角为:α=cos-1。根据这个数学模型,可以很好的测得角度的变化。所以在实际使用就利用软、硬件根据该模型进行设计从而实现了微小角度的测量。 2 系统设计 根据上面的对象研究和建模分析,并结合实际需求开始进行系统设计。在设计的过程中,根据算法设计选取了相应的硬件,按照硬件的选取经过分析,最后确定所需硬件电路,然后编制了相应的软件完成整个设计。 2.1硬件设计 设计中使用的是ADXL213芯片,其采用先进的MEMS 技术,在同一硅片中刻蚀了一个多晶硅表面微机械传感器,并集成了一套精密的信号处理电路。信号处理电路能将表面微机械传感器产生的模拟信号转换为占空比调制(DCM) 数字信号输出。
[size=16px] 植物冠层分析仪是用于研究植物群落结构、生长和生态系统功能的仪器。测量植物叶片的平均倾角是其中的一个重要参数,它可以揭示植物在空间上的排列方式、生长状态以及对光能的吸收利用情况。以下是一般情况下植物冠层分析仪测量植物叶片平均倾角的基本步骤: 仪器设置和安装: 安装冠层分析仪,确保其与被测量的植物位于适当的距离和角度。通常,仪器需要放置在离植物适度远的位置,以获取整体叶片分布的信息。 数据采集: 冠层分析仪通常会发射激光束或其他传感信号,然后测量信号的反射或传播情况。这些信号在与植物叶片交互时会发生变化,从而可以推断出叶片的倾角信息。 数据处理: 仪器收集到的数据需要进行处理,以计算出植物叶片的平均倾角。处理的方法可能因仪器型号和工作原理而异。一种常见的方法是基于接收到的信号强度变化来计算叶片的角度。 统计分析: 多次测量不同位置的数据,然后对这些数据进行统计分析,以获得叶片的平均倾角。这可以帮助消除单一测量点的误差,并提供更准确的结果。 需要注意的是,不同的植物冠层分析仪可能有不同的工作原理和测量方法,因此在使用特定仪器时,应该参考其使用手册或操作指南,以了解详细的操作步骤和数据处理方法。[/size][align=left] 此外,随着技术的不断发展,可能会有新的方法和技术用于测量植物叶片的平均倾角,所以建议在实际操作中保持关注最新的技术进展。[img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308251019084435_6824_6098850_3.png!w690x690.jpg[/img][/align]
我想请教一下有关吸附仪方面有关体积分析法得原理。谢谢!!