如图所示，以X轴单轴倾角传感器为例，传感器的测量面只能与X轴有夹角，倾斜面是固定在一条轴线（Y轴）进行转动的。同理，Y轴单轴倾角传感器是以X轴为固定轴进行旋转的。双轴倾角传感器的倾斜面则可以与X、Y轴都有夹角，也可只与其中一个轴有夹角，下图右侧所示为双轴倾角传感器倾斜面的一般情况。
从上面单轴与双轴倾角传感器的对比分析中，我们可以看出，双轴倾角传感器的倾斜面的活动部分是一个点或者线，而单轴则只能是一条线。例如，竖直墙面的倾斜就是以墙体与地基结合线为活动部位，此时可用单轴；而一个竖直杆发生缓慢倾倒的过程，是以接触点为活动部位，因此，需要用双轴倾角传感器进行测量。
其实在竖直杆发生倾斜的过程中，无论朝哪个方向倾斜，有一点可以肯定，那就是倾斜后位置与原位置夹角就是倾斜面与水平面的夹角，此角可能只是单个X或者Y轴倾角，也可能两者都有，这也是为什么只能用双轴倾角传感器进行测量。至于为什么没有三轴倾角传感器，这是因为当一个倾斜面与X、Y轴的倾斜角度确定了的时候，倾斜面也就固定下来了，没有变动的可能性，即Z轴的夹角也是确定值。
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