一、加速度傳感器的工作原理是什么

多(duo)數(shu)加(jia)速度傳感器是根據壓電(dian)(dian)效應的(de)(de)原理來工(gong)作(zuo)的(de)(de)。所謂的(de)(de)壓電(dian)(dian)效應就是"對于不存在(zai)(zai)對稱中心的(de)(de)異極(ji)晶(jing)(jing)體(ti)加(jia)在(zai)(zai)晶(jing)(jing)體(ti)上(shang)的(de)(de)外力除了使(shi)(shi)晶(jing)(jing)體(ti)發生(sheng)形變(bian)以(yi)外，還(huan)將改變(bian)晶(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)極(ji)化(hua)狀態，在(zai)(zai)晶(jing)(jing)體(ti)內部建立電(dian)(dian)場，這種由于機械力作(zuo)用使(shi)(shi)介質(zhi)發生(sheng)極(ji)化(hua)的(de)(de)現(xian)象(xiang)稱為正壓電(dian)(dian)效應"。

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一般(ban)加速度(du)傳感(gan)器(qi)就是(shi)(shi)利用了其(qi)內部的(de)由(you)于(yu)加速度(du)造成(cheng)的(de)晶體變形這個(ge)特性。由(you)于(yu)這個(ge)變形會產(chan)生(sheng)(sheng)電壓(ya)，只要(yao)計(ji)算(suan)出產(chan)生(sheng)(sheng)電壓(ya)和所(suo)施加的(de)加速度(du)之間的(de)關(guan)系，就可以將加速度(du)轉化(hua)成(cheng)電壓(ya)輸出。當(dang)然，還有很多其(qi)它方法來制作加速度(du)傳感(gan)器(qi)，比如壓(ya)阻技術，電容效(xiao)(xiao)應，熱氣泡(pao)效(xiao)(xiao)應，光效(xiao)(xiao)應，但是(shi)(shi)其(qi)最基本的(de)原理都是(shi)(shi)由(you)于(yu)加速度(du)產(chan)生(sheng)(sheng)某個(ge)介質(zhi)產(chan)生(sheng)(sheng)變形，通過測量(liang)其(qi)變形量(liang)并用相(xiang)關(guan)電路(lu)轉化(hua)成(cheng)電壓(ya)輸出。每種技術都有各自(zi)的(de)機會和問題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)(su)度傳感(gan)(gan)器又稱壓(ya)電(dian)(dian)加(jia)速(su)(su)度計(ji)。它也屬于慣性(xing)式傳感(gan)(gan)器。壓(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)(su)度傳感(gan)(gan)器的(de)(de)原理是利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)(dian)陶瓷或(huo)石英晶體的(de)(de)壓(ya)電(dian)(dian)效應，在加(jia)速(su)(su)度計(ji)受振(zhen)時，質量塊加(jia)在壓(ya)電(dian)(dian)元(yuan)件上的(de)(de)力也隨之變化。當(dang)被(bei)測振(zhen)動(dong)頻率(lv)遠(yuan)低于加(jia)速(su)(su)度計(ji)的(de)(de)固有頻率(lv)時，則力的(de)(de)變化與被(bei)測加(jia)速(su)(su)度成正比。

2、壓阻式

基于(yu)世界領先的MEMS硅微加(jia)工技(ji)術(shu)，壓阻(zu)式(shi)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)具有體積小、低功耗(hao)等特點，易于(yu)集成在各種模擬和(he)數字電路(lu)中(zhong)，廣泛應(ying)用于(yu)汽車碰(peng)撞(zhuang)實驗、測試(shi)儀器(qi)、設備振動監測等領域。

3、電容式

電(dian)(dian)容式(shi)加(jia)速度(du)傳感(gan)器是基(ji)于電(dian)(dian)容原理的極距變(bian)化型的電(dian)(dian)容傳感(gan)器。電(dian)(dian)容式(shi)加(jia)速度(du)傳感(gan)器/電(dian)(dian)容式(shi)加(jia)速度(du)計是對比較通用(yong)(yong)的加(jia)速度(du)傳感(gan)器。在(zai)某些領(ling)域無可替代(dai)，如安全氣囊，手機移動設備等(deng)。電(dian)(dian)容式(shi)加(jia)速度(du)傳感(gan)器/電(dian)(dian)容式(shi)加(jia)速度(du)計采用(yong)(yong)了微機電(dian)(dian)系統（MEMS）工藝，在(zai)大量生產(chan)時變(bian)得經濟，從而(er)保證(zheng)了較低的成本。

4、伺服式

伺(si)服(fu)式加(jia)速度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)是(shi)一種閉(bi)環(huan)(huan)測試系(xi)統，具有動態性(xing)能好(hao)(hao)、動態范圍(wei)大和(he)線(xian)(xian)性(xing)度(du)好(hao)(hao)等特(te)點。其工作原(yuan)理，傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)振(zhen)動系(xi)統由"m-k”系(xi)統組成，與一般(ban)加(jia)速度(du)計相同，但質(zhi)量(liang)m上還(huan)接著一個電磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)，當基座上有加(jia)速度(du)輸(shu)入時(shi)，質(zhi)量(liang)塊偏離(li)平(ping)衡位置，該位移大小由位移傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)檢測出(chu)來(lai)，經(jing)伺(si)服(fu)放大器(qi)(qi)放大后轉換為電流輸(shu)出(chu)，該電流流過電磁(ci)線(xian)(xian)圈(quan)，在(zai)(zai)永久(jiu)磁(ci)鐵的(de)磁(ci)場中(zhong)產生電磁(ci)恢復力，力圖(tu)使質(zhi)量(liang)塊保持在(zai)(zai)儀表殼體中(zhong)原(yuan)來(lai)的(de)平(ping)衡位置上，所以伺(si)服(fu)加(jia)速度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)在(zai)(zai)閉(bi)環(huan)(huan)狀態下工作。由于有反饋作用(yong)，增強了抗干擾的(de)能力，提高(gao)測量(liang)精(jing)度(du)，擴大了測量(liang)范圍(wei)，伺(si)服(fu)加(jia)速度(du)測量(liang)技術廣(guang)泛地應用(yong)于慣性(xing)導航和(he)慣性(xing)制導系(xi)統中(zhong)，在(zai)(zai)高(gao)精(jing)度(du)的(de)振(zhen)動測量(liang)和(he)標(biao)定(ding)中(zhong)也(ye)有應用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)(jia)速度傳感(gan)器的作用(yong)就是能夠測(ce)量加(jia)(jia)速度，得出加(jia)(jia)速度值。下面列(lie)舉幾(ji)種常(chang)見的加(jia)(jia)速度傳感(gan)器應用(yong)場景。

1、游戲控制

加速度傳感器可以檢測上下左(zuo)(zuo)右的(de)傾角的(de)變(bian)(bian)化(hua)，因此通過(guo)前后傾斜手(shou)持設備來實現對(dui)游戲(xi)中物體的(de)前后左(zuo)(zuo)右的(de)方向控(kong)制，就(jiu)變(bian)(bian)得很(hen)簡單。

2、地震檢測

地(di)(di)(di)震檢波器(qi)(qi)是(shi)用于地(di)(di)(di)質勘(kan)探和工程測量的專用傳(chuan)感器(qi)(qi)，是(shi)一種將(jiang)地(di)(di)(di)面振動轉變(bian)為電信號(hao)的傳(chuan)感器(qi)(qi)，能(neng)把地(di)(di)(di)震波引起的地(di)(di)(di)面震動轉換成電信號(hao)，經過模/數轉換器(qi)(qi)轉換成二(er)進制數據(ju)、進行(xing)數據(ju)組織(zhi)、存儲、運算處(chu)理。

3、車禍報警

在汽(qi)(qi)車(che)(che)工業高(gao)速發(fa)展的(de)(de)(de)(de)現代，汽(qi)(qi)車(che)(che)成為(wei)了(le)人們出(chu)行主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)交(jiao)通(tong)工具(ju)之一(yi)，但是因交(jiao)通(tong)事(shi)故的(de)(de)(de)(de)傷(shang)亡數量也十(shi)分巨大(da)。在信(xin)息化的(de)(de)(de)(de)現代利用高(gao)科技去挽救人的(de)(de)(de)(de)生(sheng)命將會(hui)(hui)是重(zhong)大(da)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)題之一(yi)，基于(yu)加速度的(de)(de)(de)(de)車(che)(che)禍報警(jing)系(xi)統正(zheng)是懷著(zhu)這種設計理(li)念，相信(xin)這種系(xi)統的(de)(de)(de)(de)推廣，會(hui)(hui)給(gei)汽(qi)(qi)車(che)(che)行業帶來更多(duo)的(de)(de)(de)(de)安全。

4、計步器功能

加(jia)(jia)速度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)可以(yi)(yi)檢測(ce)交(jiao)流信號以(yi)(yi)及物(wu)體的振動(dong)，人在(zai)走動(dong)的時候會(hui)產(chan)生一定(ding)規(gui)律(lv)性的振動(dong)，而(er)加(jia)(jia)速度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)可以(yi)(yi)檢測(ce)振動(dong)的過零點(dian)，從而(er)計(ji)(ji)算出人所走的步(bu)(bu)或跑步(bu)(bu)所走的步(bu)(bu)數(shu)，從而(er)計(ji)(ji)算出人所移動(dong)的位移。并且(qie)利用一定(ding)的公式可以(yi)(yi)計(ji)(ji)算出卡路里的消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)陀螺儀通(tong)常(chang)稱為慣性傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)，常(chang)用(yong)于各種(zhong)設(she)(she)備或終端中實現姿態檢(jian)測(ce)(ce)，運(yun)動檢(jian)測(ce)(ce)等，也(ye)(ye)就很適合玩體感(gan)(gan)游(you)戲的人群。加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)利(li)用(yong)重力(li)加(jia)速(su)度(du)，可以(yi)用(yong)于檢(jian)測(ce)(ce)設(she)(she)備的傾(qing)斜(xie)角度(du)，但是它會受到運(yun)動加(jia)速(su)度(du)的影響，使傾(qing)角測(ce)(ce)量不夠(gou)準確(que)(que)，所以(yi)通(tong)常(chang)需利(li)用(yong)陀螺儀和(he)磁(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)補償(chang)。同時(shi)磁(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)測(ce)(ce)量方位角時(shi)，也(ye)(ye)是利(li)用(yong)地磁(ci)場，當系統(tong)中電(dian)流變化或周圍有(you)導磁(ci)材料時(shi)，以(yi)及當設(she)(she)備傾(qing)斜(xie)時(shi)，測(ce)(ce)量出的方位角也(ye)(ye)不準確(que)(que)，這時(shi)需要用(yong)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)（傾(qing)角傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)）和(he)陀螺儀進行補償(chang)。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應用(yong)于(yu)手(shou)柄振(zhen)動(dong)和搖晃、汽車制動(dong)啟(qi)動(dong)檢(jian)測、工程測振(zhen)、地質勘探、振(zhen)動(dong)測試與分(fen)析以及安全(quan)保衛振(zhen)動(dong)偵察等多(duo)種(zhong)領(ling)域。