从原理上双轴补偿器可分为一下几种:加速度型，电容效应型，光电效应型，精密光学检测型四类。

理论基础就是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度，如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度感器。

当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。

绝大部分集成测角IC都是利用这个原理来测量

原理很简单，就是在透明腔体内灌入液体，并留有一个气泡。腔体上面两个金属导电体和下面金属导电体构成两个可变地容器。当传感器倾斜时液体向一侧流动，造成两金属片之间的电容量发生变化。就是利用这个原理制作出了电容式倾角传感器，简单的设计就是，将这个可变电容接到振荡电路中，当电容量发生变化，振荡频率跟着发生变化，进而得到倾斜角度。

光电型倾角传感器测量过程与电容式倾角传感器基本相同，只是检测器件变成了硅光电池，检测信号不再是电容而是电流。光电式倾角传感器结构图和硅光电池分布图如右，当液体位置发生变化时相对的两个硅光电池输出的电流将发生对称变化，检测这个电流就可以检测出倾斜角度的变化。

这是近年新出现的一种方法，利用线阵CCD检测，光学系统成像制作的传感器，测量测量精度更高 2秒精度。典型产品有徕卡垂直轴液体补偿器，博立亚BIA-2型双轴补偿器。