Seika Mikrosystemtechnik 倾角传感器

一、企业与产品体系概述

（一）企业技术背景

德国 Seika Mikrosystemtechnik 于 1975 年成立，自成立以来，始终专注于高精度倾角仪、加速度计及传感器盒的研发工作。其核心技术采用电容 / 液体式测量原理，基于这一原理开发的产品具备输出无迟滞的特性，这使得测量结果更加精准可靠，有效避免了因迟滞现象导致的测量，在对精度要求的工业测量领域具有显著优势。

多年来，Seika Mikrosystemtechnik 的产品凭借出色的性能，广泛应用于建筑、矿业、船舶、医疗及科学设备等多个领域。在建筑领域，可用于监测建筑物的倾斜度，保障建筑施工安全与质量；矿业中，助力矿山设备的姿态监测，确保设备稳定运行；船舶行业，为船舶的航行姿态提供精确测量数据，保障航行安全；医疗设备上，为一些需要精确角度控制的医疗仪器提供关键支持；科学设备领域，满足各类科研实验对高精度倾角测量的需求。这种广泛的应用范围，充分体现了其技术的成熟度和行业认可度，也让 Seika Mikrosystemtechnik 在市场中树立了良好的口碑，成为众多企业在相关领域的可靠合作伙伴。

（二）NG 系列产品矩阵

NG2、NG3、NG4 均属于电容式微型倾角传感器，它们基于同一技术平台开发，拥有诸多共性，但在测量范围上存在差异，分别为 ±10°、±30°、±80°。这种不同测量范围的设置，使得它们能够适配不同的倾角监测场景。例如，在一些对角度变化较为敏感且角度变化范围较小的精密仪器中，±10° 测量范围的 NG2 就能够很好地发挥作用；而对于一些角度变化范围较大的工业设备，如大型工程机械，±80° 测量范围的 NG4 则更能满足其监测需求。

这三款传感器均采用固态无机械移动部件设计，这种设计极大地增强了产品的稳定性和可靠性。无机械移动部件意味着减少了因机械磨损、松动等问题导致的故障发生概率，能够在恶劣的工业环境中长时间稳定运行。同时，它们集成了传感器电子元件，使得信号处理更加便捷高效，能够快速准确地将采集到的倾角数据进行处理和输出。

在输出方式上，支持模拟电压或 PWM 脉冲输出，这两种输出方式能够满足工业自动化系统高频数据交互需求。模拟电压输出可以直接与一些模拟量输入模块连接，方便工业自动化系统获取倾角数据；PWM 脉冲输出则在数字信号处理方面具有优势，能够更精准地传输数据，满足系统对高精度数据传输的要求，从而确保工业自动化系统能够根据传感器反馈的数据及时做出准确的控制决策 。

二、核心技术特性解析

（一）共性技术优势

1. 测量原理与信号特性

NG2、NG3、NG4 均采用 MEMS 电容式传感芯片，其工作原理基于液体电解质在重力作用下的分布变化。当传感器发生倾斜时，液体电解质的位置改变，进而引起电容值的变化，通过检测这一电容变化来精确感知倾角。这种测量方式使得输出信号线性度≤0.15% ，保证了信号与实际倾斜角度之间的高度线性关系，为精确测量提供了坚实基础。同时，无迟滞现象确保了在测量过程中，无论角度是增大还是减小，传感器的输出都能准确反映实际角度，不会出现因迟滞导致的测量偏差。

值得注意的是，这三款传感器的测量值与重力加速度无关。这一特性使其在不同海拔及重力环境下都能保持测量的一致性。例如，在月球模拟实验中，虽然重力环境与地球不同，但传感器依然能够精准地测量倾斜角，为相关科研和工业应用提供了稳定可靠的数据支持 。

2. 环境适应性设计

在防护等级上，NG2、NG3、NG4 达到 IP65/IP67，外壳采用 ABS+PC 阻燃材质。这种材质不仅具有良好的防火性能，还能有效抵御粉尘侵入，在面对 1 米水深的短时浸水时，也能确保内部电子元件不受损坏。相比 IP54 等级的传感器，其使用寿命延长 3 倍，能够在恶劣的工业环境中长期稳定运行。

宽温运行范围为 - 40℃~+85℃，这使得传感器能够适应各种温度环境。在低温环境下，内置的三阶温度补偿算法发挥关键作用。以 - 40℃低温环境为例，未补偿时可达 ±0.5°，而通过该算法，可修正至 ±0.15° ，有效保证了测量精度。在高温环境下，传感器同样表现出色，不会出现数据漂移现象，确保了测量数据的可靠性。

在复杂的工业环境中，电磁干扰无处不在。这三款传感器抗电磁干扰符合 EN 61000-6-2 标准，在强电磁环境下，如靠近大型电机、变频器等设备时，角度≤±0.03° ，避免了因电磁干扰导致的测量，保证了传感器在复杂电磁环境下的正常工作 。

（二）型号差异化参数

1. NG2：高精度小量程型号

NG2 的测量范围为 ±10°，静态精度达到 ±0.05°，分辨率更是低至 0.002°。如此高的精度和分辨率，使其非常适用于精密仪器调平及微小角度变化监测。例如在光学仪器的安装调试中，需要对仪器的水平度进行精确调整，NG2 能够准确测量微小的角度偏差，为仪器的精准调平提供数据依据。

在设计上，NG2 采用紧凑外壳设计，重量≤50g，方便安装在空间有限的设备中。同时，它支持 360° 零位调节夹紧环，在设备安装过程中，操作人员可以根据实际需求，通过夹紧环轻松调节零位，确保设备的基准校准准确无误 。

2. NG3：中量程通用型号

NG3 的测量范围为 ±30°，静态精度为 ±0.1°/±0.15°，较同量程国产设备精度提升 50%。其响应时间≤10ms，能够快速捕捉角度变化，可实时监测工程机械铲斗的动态姿态。在挖掘机作业时，铲斗的角度不断变化，NG3 能够及时将这些变化的数据传输给控制系统，让操作人员能够准确掌握铲斗的位置和姿态，提高作业效率。

为了应对工程机械作业时的颠簸场景，NG3 集成了振动滤波模块。在颠簸过程中，数据波动≤±0.05° ，有效避免了因振动产生的虚假信号对自动化控制的干扰。这使得设备在复杂的作业环境下，依然能够根据准确的角度数据进行自动化控制，保证作业的稳定性和准确性 。

3. NG4：大范围测量型号

NG4 的测量范围为 ±80°，能够支持宽角度姿态监测，适用于挖掘机大角度作业、船舶甲板倾斜度检测等场景。在挖掘机进行大角度挖掘作业时，NG4 能够全面覆盖其作业角度范围，为操作人员提供准确的角度数据。在船舶航行过程中，船舶甲板会随着海浪的起伏而发生倾斜，NG4 可以实时监测甲板的倾斜度，保障船舶航行安全。

分辨率为 0.01°，重复性≤±0.05°，这保证了 NG4 在长期使用过程中校准数据的一致性。即使经过长时间的使用和多次校准，其测量数据依然能够保持在稳定的范围内，降低了设备维护成本，提高了设备的可靠性和稳定性 。

三、典型工业应用场景

（一）自动化生产线校准

在自动化生产线上，输送带的水平度对于物料的稳定输送至关重要。以 NG3 传感器应用于输送带水平度监测为例，它能够实时采集输送带的角度数据。在生产过程中，输送带由于长时间运行、设备振动等因素，可能会出现倾斜现象。当 NG3 传感器检测到输送带的倾斜角度发生变化时，会将这些实时数据传输给自动化控制系统。

自动化控制系统根据接收到的数据，迅速做出决策，调整输送带的支撑结构。通过精确控制支撑结构的升降，使输送带恢复到水平状态，从而避免因输送带倾斜导致的物料偏移。物料偏移不仅会影响生产效率，还可能导致物料散落，造成浪费和设备故障。同时，输送带倾斜还会加剧设备的磨损，缩短设备的使用寿命，增加维护成本。而 NG3 传感器的应用，有效解决了这些问题。

其 IP67 防护等级，使得它能够在充满粉尘和油污的车间环境中稳定工作。在一些加工制造业的车间，如汽车零部件加工车间，金属粉尘和润滑油雾弥漫，普通传感器很容易因粉尘侵入或油污腐蚀而损坏，但 NG3 传感器凭借其出色的防护性能，能够在这样恶劣的环境中正常运行。其 - 40℃低温启动特性，满足了寒区厂房长期运行的需求。在寒冷地区的工厂，冬季车间温度可能会降至很低，NG3 传感器能够在这样的低温环境下顺利启动并持续稳定地监测输送带的水平度，保障生产线的正常运行。

（二）工程机械姿态控制

在工程机械领域，挖掘机、装载机等设备的作业效率和精度很大程度上取决于铲斗的姿态控制。NG4 传感器适用于这些工程机械的铲斗角度监测，其 ±80° 的测量范围，能够全面覆盖设备在各种工况下的动作区间。无论是进行大角度的挖掘作业，还是进行精细的物料装卸和平整操作，NG4 传感器都能准确地测量铲斗的角度。

其 0.01° 的分辨率，能够精准捕捉铲斗的微小姿态变化。在实际作业中，操作人员需要根据不同的工作场景，精确控制铲斗的角度，以实现物料的高效装卸。例如，在装载物料时，需要将铲斗调整到合适的角度，以确保能够装满物料，同时又不会溢出。NG4 传感器将测量到的铲斗角度数据，通过 CAN 总线传输至车载控制系统。车载控制系统根据这些数据，为操作人员提供准确的反馈信息，辅助操作人员实现物料装卸的精细化控制。

通过使用 NG4 传感器，操作人员能够更加准确地控制铲斗的位置和姿态，大大提升了作业效率。据实际应用数据统计，使用 NG4 传感器后，作业效率提升了 15% 以上。同时，精准的姿态控制还能减少因操作不当导致的设备磨损和能源消耗，降低了设备的维护成本，提高了作业的安全性 。

（三）精密设备调平系统

在医疗设备和科学仪器领域，设备的水平校准精度直接影响到设备的性能和测量结果的准确性。NG2 传感器用于医疗设备、科学仪器的水平校准，其 ±10° 量程与 ±0.05° 高精度，能够很好地匹配显微镜、离心机等设备对安装基准的严格要求。

以显微镜为例，在进行高倍放大观察时，显微镜的载物台必须保持水平，否则会影响观察效果，导致图像模糊、变形等问题。NG2 传感器能够精确测量载物台的倾斜角度，当检测到角度偏差时，通过控制系统调整显微镜的支撑脚，使载物台恢复水平。在离心机工作时，转鼓的高速旋转要求离心机的安装必须保持水平，否则会产生剧烈的振动，影响离心效果，甚至损坏设备。NG2 传感器能够实时监测离心机的水平状态，确保离心机在稳定的状态下运行。

其低功耗设计，工作电流≤15mA，非常适配电池供电场景。在一些需要移动使用的医疗设备或科学仪器中，电池供电是常见的方式，NG2 传感器的低功耗特性，能够延长电池的使用时间，减少充电次数，提高设备的便携性和使用便利性。其无接地回路设计，有效避免了电磁耦合干扰。在医疗设备和科学仪器周围，通常存在各种电子设备，这些设备产生的电磁干扰可能会影响传感器的测量信号。NG2 传感器的无接地回路设计，能够保障测量信号的稳定性，确保设备的校准精度不受电磁干扰的影响 。

四、性能对比与选型建议

（一）核心参数对比表

（二）选型逻辑

根据监测范围与精度需求选择：小角度高精度场景（如实验室设备）优先 NG2；中量程动态监测（如生产线、工程机械）推荐 NG3；宽角度复杂工况（如重型机械、船舶） NG4。三者均支持定制化信号输出（0-5V、4-20mA、PWM），适配主流工业控制系统。

 Seika Mikrosystemtechnik 主要产品型号

Seika Mikrosystemtechnik GmbH 是德国一家专业研发与制造高精度电子倾角和加速度传感器的厂商，产品广泛应用于工业自动化、航空航天、交通运输和建筑工程等领域。

1. 倾角传感器系列

NG 系列（高精度倾角传感器）

·         NG2/NG3/NG4：基础型号，测量范围 ±10°/±30°/±80°

·         NG2I/NG3I/NG4I：带集成电子元件，输出 4-20mA 或 0-5V 信号

·         NG2U/NG3U/NG4U：抗冲击型 (500G)，适合恶劣环境

·         NG360：360° 倾角测量

NA 系列（归一化输出倾角传感器）

·         NA2-05/NA2-10：测量范围 ±0.5°/±10°，高精度型

·         NA3-30：测量范围 ±30°

·         NA4-45/NA4-70：测量范围 ±45°/±70°

N 系列（经济型倾角传感器）

·         N2/N3/N4：基础型号，测量范围 ±10°/±30°/±80°，无放大输出

NBA 系列（高精度倾角传感器）

·         NBA2：测量范围 ±0.2°，高精度 (0.01° 级)，带集成信号调理

2. 加速度计系列

B 系列（静态加速度计）

·         B1/B2/B3：电容式弹簧质量加速度计，测量静态加速度

·         B2：测量范围 ±2g，工业标准型

BDK 系列（动态加速度计）

·         BDK3：测量范围 ±3g，频率响应 0.5Hz-3kHz

·         BDK10：测量范围 ±10g，频率响应 0.3Hz-10kHz，抗过载 (10,000G)

·         BDK100：测量范围 ±100g，高频响应，适合冲击测量

3. 传感器盒与配件系列

SB 系列（传感器盒）

·         SB1I/SB2I：可容纳 1-2 个传感器，带信号调理，IP67 防护

·         SB1U/SB2U：抗冲击型传感器盒，适合恶劣环境

·         SB360：360° 倾角测量盒

·         SBL1：集成式传感器盒，内置 NG 系列传感器和信号调理

NV 系列（信号调节器）

·         NV4a/NV6a：滤波归一化放大器，用于传感器信号调理和放大

其他配件

·         NB43210：特殊定制传感器，用于特定工业应用

·         SC485B：RS485 信号转换器，用于远距离数据传输

4. 特殊型号

·         STT280/STT500：高精度倾角传感器，用于特殊工业测量

·         SCA-01-00：专用加速度传感器，用于汽车测试行业

产品特点与应用

·         核心技术：液体电容式测量技术，精度高、稳定性好、抗电磁干扰

·         应用领域：工程机械调平、建筑监测、车辆动态测量、航空航天设备姿态控制、医疗设备定位

注：以上型号为 Seika Mikrosystemtechnik 的主要产品线，实际应用中可根据需求选择合适的型号或定制解决方案。如需更详细的技术参数，建议参考 Seika 手册或联系其授权代理商。

五、用户案例数据复盘

（一）案例一：汽车零部件生产线

某汽车零部件生产企业，在其自动化生产线上采用了 NG3 传感器用于检测输送带上零部件的摆放角度。生产线每天运行 16 小时，年运行天数为 300 天，对零部件的角度检测精度要求在 ±0.5° 以内。在使用 NG3 传感器之前，由于零部件摆放角度偏差，导致次品率高达 8%。这些次品需要进行返工或报废处理，不仅增加了生产成本，还影响了生产效率。

使用 NG3 传感器后，传感器实时监测零部件的角度，当检测到角度偏差时，自动化控制系统及时调整输送带的运行参数，确保零部件以正确的角度进入下一工序。经过一年的运行数据统计，次品率降低至 2%，有效提高了产品质量。按照该企业每年生产 100 万件零部件计算，每年可减少次品 6 万件。以每件零部件生产成本 50 元计算，每年可节约成本 300 万元。同时，由于次品率的降低，减少了返工和报废处理的时间，生产效率提高了 12%，为企业带来了显著的经济效益 。

（二）案例二：大型桥梁施工监测

在一座大型桥梁的施工过程中，施工方使用了 NG4 传感器对桥墩的垂直度进行实时监测。桥梁建设周期为 3 年，施工环境复杂，包括强风、振动等因素。在使用 NG4 传感器之前，桥墩垂直度检测依靠人工测量，测量周期为每周一次。由于人工测量的局限性，无法及时发现桥墩在施工过程中的微小倾斜变化，存在一定的安全隐患。

使用 NG4 传感器后，传感器实时将桥墩的倾斜数据传输至监测中心。在一次强风天气后，NG4 传感器检测到某桥墩出现了 0.3° 的倾斜。监测中心立即通知施工方采取措施，施工方及时调整了施工工艺，对桥墩进行加固处理，避免了桥墩倾斜进一步加剧。通过 NG4 传感器的实时监测，确保了桥墩的垂直度始终控制在 ±0.5° 以内，保障了桥梁施工的安全和质量。与传统人工测量相比，使用 NG4 传感器后，监测效率提高了 80%，能够及时发现并解决问题，避免了因桥墩倾斜导致的施工延误和安全事故 。

五、结论

Seika NG2/NG3/NG4 系列倾角传感器通过电容式测量技术与工业级环境适应性设计，在精度、可靠性及场景适配性上形成差异化优势。其无迟滞输出、宽温运行及抗干扰能力满足自动化生产、工程机械、精密仪器等领域的核心需求，为工业设备姿态监测与控制提供了标准化解决方案，有效降低系统校准成本与维护频率，具备显著的技术性与市场竞争力。

 Seika Mikrosystemtechnik 倾角传感器