傾角傳感器在導線傾角測量中修正算法的研究

黃良　何思陽　王帥　冒國龍　陳浩　殷蔚翎　郭莉薩　朱彬

摘 要：雙軸加速度計傾角傳感器應用于導線傾斜角測量中，傳感器測量精度會受到系統誤差和隨機誤差的干擾而產生的一定的角度偏差，為此本文針對于減小傾角傳感器的系差，提高其測量精度，使用修正算法對傾角傳感器進行角度修正。

關鍵詞：導線;傾角;修正算法;標定

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.096

0 引言

導線傾角子機是用來測量高壓輸電線路導線傾角的設備[1]，然而雙軸傾角傳感器在應用中存在許多測量誤差因素。因此需要對傾角傳感器進行誤差修正來實現所需的精度要求，所以有效的解決其算法修正問題，能更好地使用這種傳感器，提高測量精度。本文基于上述分析，首先詳細分析可能引起傳感器測量誤差的主要因素，其次通過構建實際的硬件實驗平臺對引起傳感器測量誤差進行研究，分析所得結論能夠對冰期線路狀態進行很好的評估。

1 傳感器SCA100T的工作原理

SCA100T是一款加速度計傾角傳感器[2-3]，正常工作時，在X軸和Y軸兩個方向會分別輸出模擬值，通過傳感器內部AD進行轉換即可輸出模擬電壓值，對電壓值換算就可以得到我們所需的角度值。

2 傾角傳感器角度修正

2.1 傾角傳感器修正試驗

表1為傾角傳感器在校準臺上測量的原始數據，從表中可以看出，SCA100T傾角傳感器X軸和Y軸角度在線性角度上存在一定偏差，且呈現一定規律分布：（1）兩次重復性試驗，傳感器的角度偏差值規律基本一致;（2）從正角度轉向負角度其偏差值依次規律遞增;（3）傳感器各自軸的初始偏角不同，角度偏差值不同。

按照圖中自變量和因變量之間的關聯關系，利用MATLAB進行多項式擬合，發現2次多項式擬合效果比較好：ybestA=p1*x^2+p2*x+p3，擬合系數如表2所示：

多項式修正公式給出的檢驗值誤差平均值在7/1000數量級，可以看出修正效果較好，我們對多項式進行再次試驗驗證角度偏差修正效果，試驗結果如表3數據所示。

2.2 傾角傳感器動靜態角度試驗

表4中所呈現的角度均值算法驗證試驗有效證明了處于簡諧單擺運動狀態的被測物給傾角傳感器帶來的測量誤差影響能夠被減小到±0.02數量級之內，在實際的導線傾斜角度測量中其動態狀態下角度偏差在允差范圍之內。

3 結論

本文在對傾角傳感器在導線傾角中修正算法進行研究，使用修正算法修正后能夠滿足傳感器最終測量精度要求;對于處于運動狀態的被測物而言需求傳感器精度在0.1°范圍之內完全可以達到要求。

參考文獻：

[1]王盛軍，邵瓊玲.基于SCA100t和MCU數字傾角傳感器的設計與實現[J].微計算機信息，2010，26（22）：90-91.

[2]汪雪蓮.基于SCA100T傾角傳感器的姿態傳感器設計[J].聲學與電子工程，2015（03）：23-25.

[3]吳海龍，柏正堯，張瑜等.基于調制寬帶轉換器的低頻射電天文信號采集電路設計及實現[J].計算機應用，2018，38（02）：610-614.

作者簡介：黃良（1981-），男，浙江紹興人，碩士，高級工程師，研究方向：輸變電設備在線監測、電網防冰技術研究。