倾角传感器在导线倾角测量中修正算法的研究

黄良　何思阳　王帅　冒国龙　陈浩　殷蔚翎　郭莉萨　朱彬

摘 要：双轴加速度计倾角传感器应用于导线倾斜角测量中，传感器测量精度会受到系统误差和随机误差的干扰而产生的一定的角度偏差，为此本文针对于减小倾角传感器的系差，提高其测量精度，使用修正算法对倾角传感器进行角度修正。

关键词：导线;倾角;修正算法;标定

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

0 引言

导线倾角子机是用来测量高压输电线路导线倾角的设备[1]，然而双轴倾角传感器在应用中存在许多测量误差因素。因此需要对倾角传感器进行误差修正来实现所需的精度要求，所以有效的解决其算法修正问题，能更好地使用这种传感器，提高测量精度。本文基于上述分析，首先详细分析可能引起传感器测量误差的主要因素，其次通过构建实际的硬件实验平台对引起传感器测量误差进行研究，分析所得结论能够对冰期线路状态进行很好的评估。

1 传感器SCA100T的工作原理

SCA100T是一款加速度計倾角传感器[2-3]，正常工作时，在X轴和Y轴两个方向会分别输出模拟值，通过传感器内部AD进行转换即可输出模拟电压值，对电压值换算就可以得到我们所需的角度值。

2 倾角传感器角度修正

2.1 倾角传感器修正试验

表1为倾角传感器在校准台上测量的原始数据，从表中可以看出，SCA100T倾角传感器X轴和Y轴角度在线性角度上存在一定偏差，且呈现一定规律分布：（1）两次重复性试验，传感器的角度偏差值规律基本一致;（2）从正角度转向负角度其偏差值依次规律递增;（3）传感器各自轴的初始偏角不同，角度偏差值不同。

按照图中自变量和因变量之间的关联关系，利用MATLAB进行多项式拟合，发现2次多项式拟合效果比较好：ybestA=p1*x^2+p2*x+p3，拟合系数如表2所示：

多项式修正公式给出的检验值误差平均值在7/1000数量级，可以看出修正效果较好，我们对多项式进行再次试验验证角度偏差修正效果，试验结果如表3数据所示。

2.2 倾角传感器动静态角度试验

表4中所呈现的角度均值算法验证试验有效证明了处于简谐单摆运动状态的被测物给倾角传感器带来的测量误差影响能够被减小到±0.02数量级之内，在实际的导线倾斜角度测量中其动态状态下角度偏差在允差范围之内。

3 结论

本文在对倾角传感器在导线倾角中修正算法进行研究，使用修正算法修正后能够满足传感器最终测量精度要求;对于处于运动状态的被测物而言需求传感器精度在0.1°范围之内完全可以达到要求。

参考文献：

[1]王盛军，邵琼玲.基于SCA100t和MCU数字倾角传感器的设计与实现[J].微计算机信息，2010，26（22）：90-91.

[2]汪雪莲.基于SCA100T倾角传感器的姿态传感器设计[J].声学与电子工程，2015（03）：23-25.

[3]吴海龙，柏正尧，张瑜等.基于调制宽带转换器的低频射电天文信号采集电路设计及实现[J].计算机应用，2018，38（02）：610-614.

作者简介：黄良（1981-），男，浙江绍兴人，硕士，高级工程师，研究方向：输变电设备在线监测、电网防冰技术研究。