Wichtig für die Überwachung von beweglichen Objekten ist die Bestimmung der exakten Lage des Objektes. Es gibt kaum ein bewegliches Objekt, dessen Lage nicht durch einen Neigungsaufnehmer überwacht werden kann. Sie gelten in der
Messtechnik als Alleskönner. Ihr Einsatzspektrum erstreckt sich von der Erfassung der Winkelstellung eines Kranauslegers, der Querneigung eines Fahrzeuges, der Lage einer Arbeitsbühne, von Wehrklappen oder ähnlichen Anlagen, bis hin zu
Maschinenüberwachungen. Neigungsaufnehmer funktionieren wie ein Lot. Sie messen die Abweichung von der Horizontalen oder der Vertikalen innerhalb des durch die Richtung der Erdanziehung vorgegebenen Referenzpunkts. Gegenüber Drehwinkel-Messumformern haben Neigungsaufnehmer den Vorteil, die Neigungswerte direkt erfassen zu können, wobei sie keine mechanische Kopplung mit den Antriebselementen benötigen. Je nach Anwendungszweck des Objektes werden ein oder zwei Neigungsachsen überwacht. Aus diesem Grund werden Neigungsaufnehmer in folgende zwei Geräteausführungen unterteilt:
Wie es der Name sagt, kann der eindimensionale Neigungsaufnehmer nur eine Achse messen.
Mit dem zweidimensionalen Neigungsaufnehmer kann man gleichzeitig zwei Achsen messen. Für beide Achsen steht ein separater Messwert zur Verfügung. Es ist zu beachten, dass die Grundplatte waagerecht, also parallel zur Horizontalebene ausgerichtet ist. Die Neigung gegenüber der Erdoberfläche kann mit unterschiedlichen Verfahren gemessen werden.
Bei diesem Verfahren wird eine in Öl eingebettete Prüfmasse in Form eines Pendels durch die Neigung bzw. durch die Erdbeschleunigung in ihrer Position verändert. Die Winkelgrösse wird durch die Pendelauslenkung ausgemessen.
Beim Prinzip mit Flüssigkeitsspiegel richtet sich das zu messende Medium stets senkrecht zur Schwerkraft aus. Auf dem Boden einer mit elektrisch leitender Flüssigkeit gefüllten Elektrolytkammer werden Elektroden parallel zur Kippachse aufgebracht. Wird nun zwischen zwei Elektroden eine Wechselspannung angelegt, so baut sich ein Streufeld auf. Bei einer Reduzierung des Flüssigkeitsspiegels durch Verkippen des Sensors wird das Streufeld eingeschnürt. Durch die konstante Leitfähigkeit des Elektrolyten ergibt sich eine Widerstandsänderung in Abhängigkeit der Füllhöhe. Werden nun Elektroden paarweise auf der zur Kippachse rechten und linken Hälfte des Bodens der Sensorzelle angeordnet, so kann durch das Differenzmessprinzip der Neigungswinkel bestimmt werden.
Das thermische Verfahren macht sich Konvektion zunutze: Ein erwärmtes Gas in einer Messzelle orientiert sich stets nach oben. Um die Messzelle herum werden Temperaturfühler angebracht, die nach einem Differenzverfahren die Ausrichtung des erzeugten Wärmestroms erfassen. Durch die Veränderung der Temperatur kann der Neigungswinkel bestimmt werden.
Ein weiteres Messverfahren ist das microelectromechanische System (MEMS) auch als mikromechanisches Feder-Masse-System bekannt. Dem Aufbau des MEMS-Sensorelements liegen eine feste und eine bewegliche Elektrode in Form zweier ineinander greifender Kammstrukturen (bzw. Interdigitalstrukturen) zu Grunde. Im Falle einer Beschleunigung entlang der Messachsrichtung bewegt sich die Masse, wodurch sich die Kapazitätswerte zwischen den festen und den beweglichen Elektroden der Interdigitalstruktur ändern. Diese Kapazitätsänderung wird mit dem integrierten ASIC verarbeitet und in ein messtechnisch leicht erfassbares Ausgangssignal umgesetzt.
