梁式傾角傳感器是輝格公司針對土木行業(yè)應(yīng)用而基于的TS-QJ300傾角傳感器開發(fā)，通過與各種配件和選件的組合，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的現(xiàn)場實(shí)用能力。
梁式傾角傳感器用來檢測兩個(gè)確定點(diǎn)之間的旋轉(zhuǎn)變化，將傾角敏感器件安裝在一個(gè)剛性的橫梁中，橫梁標(biāo)準(zhǔn)長度為1m（2m、3m可選）。該梁安裝到待監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，能夠測出其角度變化轉(zhuǎn)換成相對于梁長的位移，多個(gè)這樣的梁組合在一起能夠長距離、精確監(jiān)控堤壩、隧道、沿開挖墻體的垂直狀態(tài)或水平狀態(tài)，角度變化轉(zhuǎn)換成相對于梁長的位移變形如圖：
通常采用膨脹螺栓安裝在待監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，或采用螺桿通過灌漿，或環(huán)氧錨固在待監(jiān)測結(jié)構(gòu)上，如圖：
應(yīng)用
毗鄰深開挖和連續(xù)墻的建筑與結(jié)構(gòu)監(jiān)測、受隧道開挖和采礦影響的建筑與結(jié)構(gòu)監(jiān)測、對地基處理和補(bǔ)償灌漿與支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測、儲油灌監(jiān)測、擋土墻檢測、下沉和塌方檢測、軌道沉降。
技術(shù)參數(shù)
表1 技術(shù)參數(shù)表
| 量程 | ±5° | ±10° | ±15° | ||
| 綜合精度①(@25 ℃) | ±0.01°(0.17mm/m） | ±0.015°(0.26mm/m) | ±0.02°(0.35mm/m) | ||
| 綜合精 度分項(xiàng)參數(shù) | 線性度(LSF,%FS) | ±0.06 | ±0.03 | ±0.03 | |
| 橫軸誤差② | ±0.1%FS | ||||
| 零點(diǎn)偏置③ | ±0.005°(0.1mm/m) | ||||
| 重復(fù)性 | ±0.0025°(0.05mm/m) | ||||
| 遲滯性 | ±0.0025°(0.05mm/m) | ||||
| 允許安裝對準(zhǔn)偏差④ | ±4.0° | ±3.0° | ±2.5° | ||
| 輸入軸非對準(zhǔn)度 | ≤±0.1° | ||||
| 靈敏度溫漂系數(shù) | ≤100ppm/℃ | ||||
| 零點(diǎn)溫漂系數(shù) | ≤0.003° (0.06mm/m)/ ℃ | ||||
| 零點(diǎn)上電重復(fù)性⑤ | ±0.008°(0.15mm/m) | ||||
| 分辨力 | 0.0025°(0.05mm/m) | ||||
| 長期穩(wěn)定性⑥ | ≤0.02°(0.4mm/m) | ||||
| 測量軸數(shù) | 單軸 | ||||
| 溫度傳感器 | 測量范圍：-50~125℃，精度±1℃ | ||||
| 輸出 | RS232（標(biāo)準(zhǔn)），可選5 種方式，見配件表3 | ||||
| RS485 輸出格式 | 波特率115200bps，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)起始位，1 個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，ASCII 碼 | ||||
| 冷啟動預(yù)熱時(shí)間 | 60s | ||||
| 響應(yīng)時(shí)間⑦ | 0.3s（@t90） | ||||
| 輸出刷新率 | 5Hz（標(biāo)準(zhǔn)配置），可選10Hz 或20Hz | ||||
| 響應(yīng)頻率 | 3Hz @-3dB | ||||
| 輸入電壓 | 9～36VDC | ||||
| 功耗 | 平均工作電流≤50mA；平均功率≤1.5W （25℃&24VDC） | ||||
| 工作溫度 | -40～85℃ | ||||
| 儲存溫度 | -60~100℃ | ||||
| 電磁兼容性 | 依照GBT17626 | ||||
| 絕緣電阻 | 100MΩ | ||||
| 平均*時(shí)間MTBF | ≥25000小時(shí)/次 | ||||
| 抗沖擊 | 100g@11ms，三軸向（半正弦波） | ||||
| 抗振動 | 8grms，20～2000Hz | ||||
| 防護(hù)等級 | IP67 | ||||
| 連接器 | 金屬豬尾巴，2M，長度可選 | ||||
| 重量 | 1.3Kg（不含接插件和電纜線） | ||||
| ① 綜合精度是指在常溫條件下，對傳感器的非線性、重復(fù)性、遲滯、零點(diǎn)偏置以及橫軸誤差的平方根值。 |
 |
| ② 零點(diǎn)偏置是指傳感器在沒有角度輸入的情況下(如水平面)，傳感器測量輸出不為零，即為零點(diǎn)偏置。 |
| ③ 橫軸誤差是指當(dāng)傳感器在垂直于其靈敏軸方向施加一定的加速度或者傾斜一定的角度時(shí)所產(chǎn)生的誤差。如對于測量范圍為±10°的單軸（假定X方向?yàn)閮A角測量方向）傾角傳感器，在空間垂直于X方向發(fā)生13°的傾斜時(shí)（此時(shí)實(shí)際被測量的傾斜角度保持不變，如為+8.505°），傳感器的輸出信號會因?yàn)檫@個(gè)13°的傾斜而產(chǎn)生額外誤差，這個(gè)誤差我們稱為橫軸誤差。TS-QJ300的橫軸誤差為0.1%,因此，產(chǎn)生的額外誤差為0.1%×13°=0.013°，而傳感器實(shí)際輸出的角度應(yīng)為8.518°(=8.505°+0.013°)。在TS-QJ300系列中，該誤差已經(jīng)包含于綜合精度指標(biāo)內(nèi)。 |
| ④ 允許安裝對準(zhǔn)偏差是指傳感器在實(shí)際安裝過程中，允許傳感器的安裝偏差。一般地，TS-QJ300傳感器在安裝時(shí)要求傾斜方向與傳感器的邊沿保持平行或者垂直，該指標(biāo)表示可以允許有一定的安裝角度偏差而不影響傳感器的測量精度。 |
| ⑤ 零點(diǎn)上電重復(fù)性是指傳感器在多次重復(fù)通電—斷電—通電下的零點(diǎn)的重復(fù)性。 |
| ⑥ 長期穩(wěn)定性是指傳感器在25℃下，經(jīng)過一年的持續(xù)通電測試而統(tǒng)計(jì)出的和最小輸出值的偏差。 |
| ⑦ 響應(yīng)時(shí)間是指傳感器在一個(gè)階躍角度變化（如在5ms內(nèi)從-10°變化到+10°），傳感器的輸出達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的90%時(shí)所需要的時(shí)間。該指標(biāo)不同于傳感器的建立時(shí)間。 |
外形尺寸(mm)
接線定義
表2 引腳定義
| 電纜線顏色 | 輸出方式 | ||||||
| 4~20mA | -5~+5VDC | RS232 | RS485 | CAN | TCP/IP | Wi-Fi | |
| 紅色 | 電源正 | 電源正 | 電源正 | 電源正 | 電源正輸入 | 電源正 | 電源正 |
| 黑色 | 電源地 | 電源地 | 電源地 | 電源地 | 電源地 | 電源地 | 電源地 |
| 綠色 | 信號地 | 信號地 | 信號地 | 信號地 | 信號地 | 信號地 | 信號地 |
| 黃色 | Iout | Vout | NC | NC | NC | E-RXD+ | NC |
| 白色 | NC | NC | NC | NC | NC | E-RXD- | NC |
| 藍(lán)色 | NC | NC | RS232-T XD | RS485-A | CAN_H | E-TXD+ | NC |
| 棕色 | NC | NC | RS232-R XD | RS485-B | CAN_L | E-TXD- | NC |
配件&選件
表3 配件表
| TS-QJ300 傾角傳感器配件 | |||
| 項(xiàng)目 | 訂貨號碼 | 名稱 | 功能 |
| 輸出接口 | 00 | RS232 接口 | 直接輸出傾斜的角度數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)格式：8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)起始位，1 個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)，波特率 115200bps(可調(diào) )，ASCII碼 |
| G1 | RS485 接口 | 隔離的RS-485 收發(fā)器，兼容半雙工或全雙工通訊 RS-485 輸出引腳有±15kV ESD 保護(hù)措施 兼容、符合ANSI/TIA/EIA-485-A-98 和ISO8482:1987(E)標(biāo)準(zhǔn) 符合安規(guī)認(rèn)證：UL1577---2500V rms 持續(xù)1min 傳輸速率為500kbps；總線支持256 個(gè)節(jié)點(diǎn) 高共模瞬態(tài)抑制能力：＞25kV/us 支持標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU 協(xié)議、傳感器自帶HEX 或ASCII 碼協(xié)議 | |
| G3 | CAN 接口 | 符合ISO/DIS 11898 標(biāo)準(zhǔn)，雙絞線輸出 支持CAN2.0A、CAN2.0B 協(xié)議 內(nèi)置高速光電隔離 支持5K~1Mbps， 共 15 種標(biāo)準(zhǔn)波特率 傳輸距離最長10 公里 | |
| G9 | Ethernet 接口 | 10/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)接口 支持AUTO MDI/MDIX，可使用交叉網(wǎng)線或平行網(wǎng)線連接 波特率在300bps~230.4kbps 之間可任意設(shè)定 工作模式TCP Server、TCP Client、UDP、Real COM driver 等 網(wǎng)絡(luò)斷開后自動斷開連接,保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠的建立TCP 連接 支持DNS，滿足通過域名實(shí)現(xiàn)通訊的需求 UDP 方式下支持單機(jī)或多機(jī)通訊 | |
| G12 | WiFi 接口 | WLAN 標(biāo)準(zhǔn): IEEE 802.11b/g，Wi-Fi 兼容，2.4G ISM 頻段 輸出功率: 15dBm +/-1.5dBm 典型 無線數(shù)據(jù)傳輸速率: 802.11b: 1，2，5.5，11Mb ps 802.11g: 6，9，12，18，24，36，48，54 Mbps 無線網(wǎng)絡(luò)組建方式: 支持AP 方式和Ad-Hoc 加密: 支持WEP40 和WEP104 加密（64/128 bit） 建立網(wǎng)絡(luò)時(shí)間: ≤3~6 秒（視加密方式） | |
| G19 | 4~20mA 接口 | 輸出電流與角度數(shù)據(jù)成比例關(guān)系 線性度：0.02%FS 輸出阻抗為39Ω，允許負(fù)載阻抗為625Ω 過熱保護(hù)、反接入保護(hù) | |
| G21 | -5~+5VDC 接口 | 輸出電壓與角度數(shù)據(jù)成比例關(guān)系 線性度：0.02%FS 輸出阻抗為100Ω，輸出電流為正負(fù)10mA 電壓輸出有短路保護(hù)、瞬變電壓保護(hù) | |
| 功能模塊 | F1 | GPS 模塊 | 水平定位精度2.5m CEP； 2.0m @ SBAS 本地重力加速度自動修正 時(shí)間脈沖精度: 30ns RMS 原始數(shù)據(jù)刷新率：4Hz 速度精度：0.1m/s 接收機(jī)類型：GPS L1 頻段、C/A代碼 可選擇更高定位精度模塊 |
| F5 | 振動模塊 | 三軸向振動檢測，頻率響應(yīng)≤5 kHz 量程可選擇0 g ~±1 g/±5 g/±10 g/±20 g 實(shí)時(shí)采樣率：20.48 kSPS 可編程濾波器，11 個(gè)設(shè)定值 FFT, 512-point, real valued，全三軸（x，y，z） 3 個(gè)可選窗:矩形、漢寧Hanning、 flat top 可編程FFT 均值：255 存儲: 14 FFT 記錄，全三軸（x，y， z） 可編程報(bào)警，6 個(gè)頻譜段 | |
| 溫度補(bǔ)償 | D1 | 溫度補(bǔ)償 | 0~60℃溫度補(bǔ)償范圍，溫漂精度±0.01°@≤±30°量程 |
| D3 | 溫度補(bǔ)償 | -20~60℃溫度補(bǔ)償范圍，溫漂精度±0.02°@≤±30°量程 | |
| D5 | 溫度補(bǔ)償 | -30~60℃溫度補(bǔ)償范圍，溫漂精度±0.03°@≤±30°量程 | |
| D7 | 溫度補(bǔ)償 | -40~65℃溫度補(bǔ)償范圍，溫漂精度±0.05°@≤±30°量程 | |
附錄
角度單位換算表
| 角度轉(zhuǎn)換表 | ||||||
| 度 | 分 | 秒 | 微弧度 | 毫米/米 | 英寸/英尺 | |
| 1 度= | 1 | 60 | 3600 | 17453 | 17.453 | 0.2094 |
| 1 度= | 0.01667 | 1 | 60 | 290.9 | 0.2909 | 3.49x10-3 |
| 1 度= | 2.78x10-4 | 0.01667 | 1 | 4.848 | 4.85x10-3 | 5.82x10-5 |
| 1 度= | 5.73x10-5 | 3.44x10-3 | 0.2063 | 1 | 0.001 | 1.20x10-5 |
| 1 度= | 0.0573 | 3.436 | 206.3 | 1000 | 1 | 0.0120 |
| 1 度= | 4.775 | 286.5 | 17189 | 83333 | 83.33 | 1 |
