倾斜振动监测仪器倾角加速度计

倾斜振动监测在地质灾害监测领域中需要用到一种专业的监测仪器：无线倾角加速度计。一种集无线通信、数据采集、自我供电防护于一体的三轴倾角振动传感器，主要功能就是对建筑物和大型结构物进行倾斜和振动的监测。

倾斜和振动原本是两个不同的监测属性，可以用两种不同的仪器来监测，但是无线倾角加速度计可以同时监测倾斜和振动。而且因为三轴的无线倾角加速度计对于物体发生运动时的反应十分灵敏，所以在针对一些肉眼无法察觉到的倾斜和振动变化时，优势就会很明显。能够精确的抓住每一次细微的运动变化轨迹，并且分析数据，转换得到可视化的倾斜振动数据。

以两轮平衡小车为例，当检测到倾角存在时要控制小车以一定的加速度运动，才能维持平衡而不至于倒下。因此倾角的测量成为控制小车直立的关键。而在实际小车运动过程中，由于小车本身的运动所产生的加速度会产生很大的干扰信号叠加在上述测量信号上，使得输出信号无法准确反映车模的倾角。

小车运动产生的加速度使得输出电压在实际倾角电压附近波动，虽然可以通过数据平滑滤波将其滤除。但是平滑滤波也会使得信号无法实时反映小车倾角的变化，从而减慢对于车轮的控制，使得小车无法保持平衡，这种情况就需要结合使用陀螺仪来测量。而在其他要求不高的情况下则可以对原始加速度信号进行处理，移除信号中的高频成分，因此一定程度的交流分量也是可以接受的。

使用3轴数据计算倾角
　　假设传感器的X轴与水平面xy之间的夹角为α（称为俯仰角，pitch），Y轴与水平面间的夹角为β（称为滚转角，roll），Z轴与重力方向夹角为γ。

重力加速度在XYZ三个轴上的投影即为三个轴传感器的读数，因此可计算出

根据三个轴加速度的矢量和等于重力加速度，即：

可以推导出计算三个角度的另一种表达式：