說明

測量物體的傾斜角度是加速度傳感器的一種常見應用，雖然測試原理十分簡單，但具體實現過程中仍然會遇到很多問題，比如傾斜角度的精度問題，環境干擾問題。本文將對精度問題進行討論，并給出一種簡化的計算方式。

基本原理

由于加速度傳感器在靜止放置時受到重力作用，因此會有1g的重力加速度。利用這個性質，通過測量重力加速度在X/Y軸上的分量，可以計算出在垂直平面上的傾斜角度。

如圖所示，有Ax=gsinα，Ay=gcosα。則Ax/Ay=tanα，即α=arctan（Ax/Ay）。

根據以上原理就可以根據2軸加速度傳感器測量X-Y的平面上的傾斜角度。

但是在實際應用中，很難保證傾斜只發生在X-Y平面。因此，用三軸傳感器的傾角計算公式可拓展如下：

上述公式基本解決了靜態環境下的傾角計算，我們再考慮一種更復雜的場景，運動條件下計算傾角，就需要再增加一個限定條件，即：

硬件實現

目前，在消費類產品中使用的加速度主要為數字輸出（I2C/SPI），可以非常簡單的跟MCU通信，實現測量功能。ST提供的產品按照精度分為LIS2DH12TR（12bit），LIS2HH12TR（16bit），車規加速度AIS328DQTR（12bit）。

傾斜角度的精度和加速度值的分辨率之間的關系:

• 8bit的ADC可以得到3.4。以上的精度

• 10bit的ADC可以得到0.8。以上的精度

• 12bit的ADC可以得到0.2。以上的精度

• 14bit的ADC可以得到0.05。以上的精度

• 16bit的ADC可以得到0.0124。以上的精度