Seika Mikrosystemtechnik 傾角傳感器

一、企業與產品體系概述

（一）企業技術背景

德國 Seika Mikrosystemtechnik 于 1975 年成立，自成立以來，始終專注于高精度傾角儀、加速度計及傳感器盒的研發工作。其核心技術采用電容 / 液體式測量原理，基于這一原理開發的產品具備輸出無遲滯的特性，這使得測量結果更加精準可靠，有效避免了因遲滯現象導致的測量，在對精度要求的工業測量領域具有顯著優勢。

多年來，Seika Mikrosystemtechnik 的產品憑借出色的性能，廣泛應用于建筑、礦業、船舶、醫療及科學設備等多個領域。在建筑領域，可用于監測建筑物的傾斜度，保障建筑施工安全與質量；礦業中，助力礦山設備的姿態監測，確保設備穩定運行；船舶行業，為船舶的航行姿態提供精確測量數據，保障航行安全；醫療設備上，為一些需要精確角度控制的醫療儀器提供關鍵支持；科學設備領域，滿足各類科研實驗對高精度傾角測量的需求。這種廣泛的應用范圍，充分體現了其技術的成熟度和行業認可度，也讓 Seika Mikrosystemtechnik 在市場中樹立了良好的口碑，成為眾多企業在相關領域的可靠合作伙伴。

（二）NG 系列產品矩陣

NG2、NG3、NG4 均屬于電容式微型傾角傳感器，它們基于同一技術平臺開發，擁有諸多共性，但在測量范圍上存在差異，分別為 ±10°、±30°、±80°。這種不同測量范圍的設置，使得它們能夠適配不同的傾角監測場景。例如，在一些對角度變化較為敏感且角度變化范圍較小的精密儀器中，±10° 測量范圍的 NG2 就能夠很好地發揮作用；而對于一些角度變化范圍較大的工業設備，如大型工程機械，±80° 測量范圍的 NG4 則更能滿足其監測需求。

這三款傳感器均采用固態無機械移動部件設計，這種設計極大地增強了產品的穩定性和可靠性。無機械移動部件意味著減少了因機械磨損、松動等問題導致的故障發生概率，能夠在惡劣的工業環境中長時間穩定運行。同時，它們集成了傳感器電子元件，使得信號處理更加便捷高效，能夠快速準確地將采集到的傾角數據進行處理和輸出。

在輸出方式上，支持模擬電壓或 PWM 脈沖輸出，這兩種輸出方式能夠滿足工業自動化系統高頻數據交互需求。模擬電壓輸出可以直接與一些模擬量輸入模塊連接，方便工業自動化系統獲取傾角數據；PWM 脈沖輸出則在數字信號處理方面具有優勢，能夠更精準地傳輸數據，滿足系統對高精度數據傳輸的要求，從而確保工業自動化系統能夠根據傳感器反饋的數據及時做出準確的控制決策 。

二、核心技術特性解析

（一）共性技術優勢

1. 測量原理與信號特性

NG2、NG3、NG4 均采用 MEMS 電容式傳感芯片，其工作原理基于液體電解質在重力作用下的分布變化。當傳感器發生傾斜時，液體電解質的位置改變，進而引起電容值的變化，通過檢測這一電容變化來精確感知傾角。這種測量方式使得輸出信號線性度≤0.15% ，保證了信號與實際傾斜角度之間的高度線性關系，為精確測量提供了堅實基礎。同時，無遲滯現象確保了在測量過程中，無論角度是增大還是減小，傳感器的輸出都能準確反映實際角度，不會出現因遲滯導致的測量偏差。

值得注意的是，這三款傳感器的測量值與重力加速度無關。這一特性使其在不同海拔及重力環境下都能保持測量的一致性。例如，在月球模擬實驗中，雖然重力環境與地球不同，但傳感器依然能夠精準地測量傾斜角，為相關科研和工業應用提供了穩定可靠的數據支持 。

2. 環境適應性設計

在防護等級上，NG2、NG3、NG4 達到 IP65/IP67，外殼采用 ABS+PC 阻燃材質。這種材質不僅具有良好的防火性能，還能有效抵御粉塵侵入，在面對 1 米水深的短時浸水時，也能確保內部電子元件不受損壞。相比 IP54 等級的傳感器，其使用壽命延長 3 倍，能夠在惡劣的工業環境中長期穩定運行。

寬溫運行范圍為 - 40℃~+85℃，這使得傳感器能夠適應各種溫度環境。在低溫環境下，內置的三階溫度補償算法發揮關鍵作用。以 - 40℃低溫環境為例，未補償時可達 ±0.5°，而通過該算法，可修正至 ±0.15° ，有效保證了測量精度。在高溫環境下，傳感器同樣表現出色，不會出現數據漂移現象，確保了測量數據的可靠性。

在復雜的工業環境中，電磁干擾無處不在。這三款傳感器抗電磁干擾符合 EN 61000-6-2 標準，在強電磁環境下，如靠近大型電機、變頻器等設備時，角度≤±0.03° ，避免了因電磁干擾導致的測量，保證了傳感器在復雜電磁環境下的正常工作 。

（二）型號差異化參數

1. NG2：高精度小量程型號

NG2 的測量范圍為 ±10°，靜態精度達到 ±0.05°，分辨率更是低至 0.002°。如此高的精度和分辨率，使其非常適用于精密儀器調平及微小角度變化監測。例如在光學儀器的安裝調試中，需要對儀器的水平度進行精確調整，NG2 能夠準確測量微小的角度偏差，為儀器的精準調平提供數據依據。

在設計上，NG2 采用緊湊外殼設計，重量≤50g，方便安裝在空間有限的設備中。同時，它支持 360° 零位調節夾緊環，在設備安裝過程中，操作人員可以根據實際需求，通過夾緊環輕松調節零位，確保設備的基準校準準確無誤 。

2. NG3：中量程通用型號

NG3 的測量范圍為 ±30°，靜態精度為 ±0.1°/±0.15°，較同量程國產設備精度提升 50%。其響應時間≤10ms，能夠快速捕捉角度變化，可實時監測工程機械鏟斗的動態姿態。在挖掘機作業時，鏟斗的角度不斷變化，NG3 能夠及時將這些變化的數據傳輸給控制系統，讓操作人員能夠準確掌握鏟斗的位置和姿態，提高作業效率。

為了應對工程機械作業時的顛簸場景，NG3 集成了振動濾波模塊。在顛簸過程中，數據波動≤±0.05° ，有效避免了因振動產生的虛假信號對自動化控制的干擾。這使得設備在復雜的作業環境下，依然能夠根據準確的角度數據進行自動化控制，保證作業的穩定性和準確性 。

3. NG4：大范圍測量型號

NG4 的測量范圍為 ±80°，能夠支持寬角度姿態監測，適用于挖掘機大角度作業、船舶甲板傾斜度檢測等場景。在挖掘機進行大角度挖掘作業時，NG4 能夠全面覆蓋其作業角度范圍，為操作人員提供準確的角度數據。在船舶航行過程中，船舶甲板會隨著海浪的起伏而發生傾斜，NG4 可以實時監測甲板的傾斜度，保障船舶航行安全。

分辨率為 0.01°，重復性≤±0.05°，這保證了 NG4 在長期使用過程中校準數據的一致性。即使經過長時間的使用和多次校準，其測量數據依然能夠保持在穩定的范圍內，降低了設備維護成本，提高了設備的可靠性和穩定性 。

三、典型工業應用場景

（一）自動化生產線校準

在自動化生產線上，輸送帶的水平度對于物料的穩定輸送至關重要。以 NG3 傳感器應用于輸送帶水平度監測為例，它能夠實時采集輸送帶的角度數據。在生產過程中，輸送帶由于長時間運行、設備振動等因素，可能會出現傾斜現象。當 NG3 傳感器檢測到輸送帶的傾斜角度發生變化時，會將這些實時數據傳輸給自動化控制系統。

自動化控制系統根據接收到的數據，迅速做出決策，調整輸送帶的支撐結構。通過精確控制支撐結構的升降，使輸送帶恢復到水平狀態，從而避免因輸送帶傾斜導致的物料偏移。物料偏移不僅會影響生產效率，還可能導致物料散落，造成浪費和設備故障。同時，輸送帶傾斜還會加劇設備的磨損，縮短設備的使用壽命，增加維護成本。而 NG3 傳感器的應用，有效解決了這些問題。

其 IP67 防護等級，使得它能夠在充滿粉塵和油污的車間環境中穩定工作。在一些加工制造業的車間，如汽車零部件加工車間，金屬粉塵和潤滑油霧彌漫，普通傳感器很容易因粉塵侵入或油污腐蝕而損壞，但 NG3 傳感器憑借其出色的防護性能，能夠在這樣惡劣的環境中正常運行。其 - 40℃低溫啟動特性，滿足了寒區廠房長期運行的需求。在寒冷地區的工廠，冬季車間溫度可能會降至很低，NG3 傳感器能夠在這樣的低溫環境下順利啟動并持續穩定地監測輸送帶的水平度，保障生產線的正常運行。

（二）工程機械姿態控制

在工程機械領域，挖掘機、裝載機等設備的作業效率和精度很大程度上取決于鏟斗的姿態控制。NG4 傳感器適用于這些工程機械的鏟斗角度監測，其 ±80° 的測量范圍，能夠全面覆蓋設備在各種工況下的動作區間。無論是進行大角度的挖掘作業，還是進行精細的物料裝卸和平整操作，NG4 傳感器都能準確地測量鏟斗的角度。

其 0.01° 的分辨率，能夠精準捕捉鏟斗的微小姿態變化。在實際作業中，操作人員需要根據不同的工作場景，精確控制鏟斗的角度，以實現物料的高效裝卸。例如，在裝載物料時，需要將鏟斗調整到合適的角度，以確保能夠裝滿物料，同時又不會溢出。NG4 傳感器將測量到的鏟斗角度數據，通過 CAN 總線傳輸至車載控制系統。車載控制系統根據這些數據，為操作人員提供準確的反饋信息，輔助操作人員實現物料裝卸的精細化控制。

通過使用 NG4 傳感器，操作人員能夠更加準確地控制鏟斗的位置和姿態，大大提升了作業效率。據實際應用數據統計，使用 NG4 傳感器后，作業效率提升了 15% 以上。同時，精準的姿態控制還能減少因操作不當導致的設備磨損和能源消耗，降低了設備的維護成本，提高了作業的安全性 。

（三）精密設備調平系統

在醫療設備和科學儀器領域，設備的水平校準精度直接影響到設備的性能和測量結果的準確性。NG2 傳感器用于醫療設備、科學儀器的水平校準，其 ±10° 量程與 ±0.05° 高精度，能夠很好地匹配顯微鏡、離心機等設備對安裝基準的嚴格要求。

以顯微鏡為例，在進行高倍放大觀察時，顯微鏡的載物臺必須保持水平，否則會影響觀察效果，導致圖像模糊、變形等問題。NG2 傳感器能夠精確測量載物臺的傾斜角度，當檢測到角度偏差時，通過控制系統調整顯微鏡的支撐腳，使載物臺恢復水平。在離心機工作時，轉鼓的高速旋轉要求離心機的安裝必須保持水平，否則會產生劇烈的振動，影響離心效果，甚至損壞設備。NG2 傳感器能夠實時監測離心機的水平狀態，確保離心機在穩定的狀態下運行。

其低功耗設計，工作電流≤15mA，非常適配電池供電場景。在一些需要移動使用的醫療設備或科學儀器中，電池供電是常見的方式，NG2 傳感器的低功耗特性，能夠延長電池的使用時間，減少充電次數，提高設備的便攜性和使用便利性。其無接地回路設計，有效避免了電磁耦合干擾。在醫療設備和科學儀器周圍，通常存在各種電子設備，這些設備產生的電磁干擾可能會影響傳感器的測量信號。NG2 傳感器的無接地回路設計，能夠保障測量信號的穩定性，確保設備的校準精度不受電磁干擾的影響 。

四、性能對比與選型建議

（一）核心參數對比表

（二）選型邏輯

根據監測范圍與精度需求選擇：小角度高精度場景（如實驗室設備）優先 NG2；中量程動態監測（如生產線、工程機械）推薦 NG3；寬角度復雜工況（如重型機械、船舶） NG4。三者均支持定制化信號輸出（0-5V、4-20mA、PWM），適配主流工業控制系統。

 Seika Mikrosystemtechnik 主要產品型號

Seika Mikrosystemtechnik GmbH 是德國一家專業研發與制造高精度電子傾角和加速度傳感器的廠商，產品廣泛應用于工業自動化、航空航天、交通運輸和建筑工程等領域。

1. 傾角傳感器系列

NG 系列（高精度傾角傳感器）

·         NG2/NG3/NG4：基礎型號，測量范圍 ±10°/±30°/±80°

·         NG2I/NG3I/NG4I：帶集成電子元件，輸出 4-20mA 或 0-5V 信號

·         NG2U/NG3U/NG4U：抗沖擊型 (500G)，適合惡劣環境

·         NG360：360° 傾角測量

NA 系列（歸一化輸出傾角傳感器）

·         NA2-05/NA2-10：測量范圍 ±0.5°/±10°，高精度型

·         NA3-30：測量范圍 ±30°

·         NA4-45/NA4-70：測量范圍 ±45°/±70°

N 系列（經濟型傾角傳感器）

·         N2/N3/N4：基礎型號，測量范圍 ±10°/±30°/±80°，無放大輸出

NBA 系列（高精度傾角傳感器）

·         NBA2：測量范圍 ±0.2°，高精度 (0.01° 級)，帶集成信號調理

2. 加速度計系列

B 系列（靜態加速度計）

·         B1/B2/B3：電容式彈簧質量加速度計，測量靜態加速度

·         B2：測量范圍 ±2g，工業標準型

BDK 系列（動態加速度計）

·         BDK3：測量范圍 ±3g，頻率響應 0.5Hz-3kHz

·         BDK10：測量范圍 ±10g，頻率響應 0.3Hz-10kHz，抗過載 (10,000G)

·         BDK100：測量范圍 ±100g，高頻響應，適合沖擊測量

3. 傳感器盒與配件系列

SB 系列（傳感器盒）

·         SB1I/SB2I：可容納 1-2 個傳感器，帶信號調理，IP67 防護

·         SB1U/SB2U：抗沖擊型傳感器盒，適合惡劣環境

·         SB360：360° 傾角測量盒

·         SBL1：集成式傳感器盒，內置 NG 系列傳感器和信號調理

NV 系列（信號調節器）

·         NV4a/NV6a：濾波歸一化放大器，用于傳感器信號調理和放大

其他配件

·         NB43210：特殊定制傳感器，用于特定工業應用

·         SC485B：RS485 信號轉換器，用于遠距離數據傳輸

4. 特殊型號

·         STT280/STT500：高精度傾角傳感器，用于特殊工業測量

·         SCA-01-00：專用加速度傳感器，用于汽車測試行業

產品特點與應用

·         核心技術：液體電容式測量技術，精度高、穩定性好、抗電磁干擾

·         應用領域：工程機械調平、建筑監測、車輛動態測量、航空航天設備姿態控制、醫療設備定位

注：以上型號為 Seika Mikrosystemtechnik 的主要產品線，實際應用中可根據需求選擇合適的型號或定制解決方案。如需更詳細的技術參數，建議參考 Seika 手冊或聯系其授權代理商。

五、用戶案例數據復盤

（一）案例一：汽車零部件生產線

某汽車零部件生產企業，在其自動化生產線上采用了 NG3 傳感器用于檢測輸送帶上零部件的擺放角度。生產線每天運行 16 小時，年運行天數為 300 天，對零部件的角度檢測精度要求在 ±0.5° 以內。在使用 NG3 傳感器之前，由于零部件擺放角度偏差，導致次品率高達 8%。這些次品需要進行返工或報廢處理，不僅增加了生產成本，還影響了生產效率。

使用 NG3 傳感器后，傳感器實時監測零部件的角度，當檢測到角度偏差時，自動化控制系統及時調整輸送帶的運行參數，確保零部件以正確的角度進入下一工序。經過一年的運行數據統計，次品率降低至 2%，有效提高了產品質量。按照該企業每年生產 100 萬件零部件計算，每年可減少次品 6 萬件。以每件零部件生產成本 50 元計算，每年可節約成本 300 萬元。同時，由于次品率的降低，減少了返工和報廢處理的時間，生產效率提高了 12%，為企業帶來了顯著的經濟效益 。

（二）案例二：大型橋梁施工監測

在一座大型橋梁的施工過程中，施工方使用了 NG4 傳感器對橋墩的垂直度進行實時監測。橋梁建設周期為 3 年，施工環境復雜，包括強風、振動等因素。在使用 NG4 傳感器之前，橋墩垂直度檢測依靠人工測量，測量周期為每周一次。由于人工測量的局限性，無法及時發現橋墩在施工過程中的微小傾斜變化，存在一定的安全隱患。

使用 NG4 傳感器后，傳感器實時將橋墩的傾斜數據傳輸至監測中心。在一次強風天氣后，NG4 傳感器檢測到某橋墩出現了 0.3° 的傾斜。監測中心立即通知施工方采取措施，施工方及時調整了施工工藝，對橋墩進行加固處理，避免了橋墩傾斜進一步加劇。通過 NG4 傳感器的實時監測，確保了橋墩的垂直度始終控制在 ±0.5° 以內，保障了橋梁施工的安全和質量。與傳統人工測量相比，使用 NG4 傳感器后，監測效率提高了 80%，能夠及時發現并解決問題，避免了因橋墩傾斜導致的施工延誤和安全事故 。

五、結論

Seika NG2/NG3/NG4 系列傾角傳感器通過電容式測量技術與工業級環境適應性設計，在精度、可靠性及場景適配性上形成差異化優勢。其無遲滯輸出、寬溫運行及抗干擾能力滿足自動化生產、工程機械、精密儀器等領域的核心需求，為工業設備姿態監測與控制提供了標準化解決方案，有效降低系統校準成本與維護頻率，具備顯著的技術性與市場競爭力。

 Seika Mikrosystemtechnik 傾角傳感器