一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加速(su)度(du)傳感器是根據壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)的(de)(de)原(yuan)理(li)來(lai)工作的(de)(de)。所謂的(de)(de)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)就是"對(dui)于不存在對(dui)稱中心的(de)(de)異極(ji)晶(jing)體(ti)加在晶(jing)體(ti)上的(de)(de)外力除了使晶(jing)體(ti)發生(sheng)(sheng)形變以外，還將(jiang)改(gai)變晶(jing)體(ti)的(de)(de)極(ji)化(hua)狀態，在晶(jing)體(ti)內部(bu)建立電(dian)(dian)場，這種由于機械(xie)力作用(yong)使介質發生(sheng)(sheng)極(ji)化(hua)的(de)(de)現(xian)象(xiang)稱為正壓(ya)(ya)電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)"。

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一般加速(su)度(du)(du)傳感(gan)器就是(shi)利用(yong)了(le)其(qi)(qi)(qi)內部的(de)由(you)于加速(su)度(du)(du)造成(cheng)(cheng)的(de)晶(jing)體變(bian)形(xing)(xing)這個特性。由(you)于這個變(bian)形(xing)(xing)會產生(sheng)電壓(ya)，只要計(ji)算出(chu)產生(sheng)電壓(ya)和所施加的(de)加速(su)度(du)(du)之間的(de)關系，就可以將(jiang)加速(su)度(du)(du)轉(zhuan)化成(cheng)(cheng)電壓(ya)輸(shu)出(chu)。當(dang)然，還(huan)有很(hen)多其(qi)(qi)(qi)它方法來制(zhi)作加速(su)度(du)(du)傳感(gan)器，比(bi)如壓(ya)阻技術，電容效(xiao)(xiao)應(ying)，熱(re)氣泡效(xiao)(xiao)應(ying)，光效(xiao)(xiao)應(ying)，但是(shi)其(qi)(qi)(qi)最基本的(de)原(yuan)理都是(shi)由(you)于加速(su)度(du)(du)產生(sheng)某個介質產生(sheng)變(bian)形(xing)(xing)，通過測量其(qi)(qi)(qi)變(bian)形(xing)(xing)量并(bing)用(yong)相關電路轉(zhuan)化成(cheng)(cheng)電壓(ya)輸(shu)出(chu)。每種技術都有各自的(de)機會和問題(ti)。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)電(dian)式(shi)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器又稱壓(ya)電(dian)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)計(ji)。它也(ye)屬于慣性式(shi)傳感器。壓(ya)電(dian)式(shi)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器的(de)原(yuan)理(li)是利(li)用壓(ya)電(dian)陶瓷或石英(ying)晶體的(de)壓(ya)電(dian)效應，在加(jia)速(su)(su)(su)度(du)計(ji)受振時，質(zhi)量塊加(jia)在壓(ya)電(dian)元件上的(de)力(li)(li)也(ye)隨之變(bian)化。當被測(ce)振動頻率(lv)遠低于加(jia)速(su)(su)(su)度(du)計(ji)的(de)固有頻率(lv)時，則力(li)(li)的(de)變(bian)化與被測(ce)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)成正比(bi)。

2、壓阻式

基于世界領先的MEMS硅微加(jia)工技術，壓阻式(shi)加(jia)速(su)度傳感器(qi)具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數字電(dian)路(lu)中(zhong)，廣泛應用于汽車碰(peng)撞實驗、測試儀器(qi)、設(she)備振動監(jian)測等領域(yu)。

3、電容式

電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)加(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)是基于電(dian)(dian)容(rong)(rong)原理的(de)(de)極距變化型(xing)的(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)加(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)加(jia)速(su)(su)度(du)計(ji)是對比較(jiao)通用(yong)的(de)(de)加(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。在(zai)某(mou)些領域(yu)無可替(ti)代，如安全氣囊(nang)，手機(ji)移動設備等。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)加(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)加(jia)速(su)(su)度(du)計(ji)采用(yong)了微(wei)機(ji)電(dian)(dian)系統（MEMS）工藝，在(zai)大(da)量生產(chan)時變得(de)經濟，從而保證了較(jiao)低的(de)(de)成本。

4、伺服式

伺(si)服式加速(su)度(du)(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是一種閉(bi)環測(ce)(ce)(ce)試系(xi)(xi)統(tong)，具有動態(tai)性(xing)(xing)(xing)能好、動態(tai)范圍(wei)大(da)和線(xian)性(xing)(xing)(xing)度(du)(du)(du)(du)好等特點。其工(gong)作原理，傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)振動系(xi)(xi)統(tong)由"m-k”系(xi)(xi)統(tong)組成，與一般加速(su)度(du)(du)(du)(du)計相同，但質(zhi)量m上(shang)(shang)還接著一個電磁(ci)(ci)線(xian)圈，當基座上(shang)(shang)有加速(su)度(du)(du)(du)(du)輸入時，質(zhi)量塊偏離平衡位(wei)置，該位(wei)移大(da)小由位(wei)移傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)檢測(ce)(ce)(ce)出(chu)來，經(jing)伺(si)服放大(da)器(qi)放大(da)后轉換為電流輸出(chu)，該電流流過電磁(ci)(ci)線(xian)圈，在(zai)永久磁(ci)(ci)鐵的(de)(de)磁(ci)(ci)場中產生電磁(ci)(ci)恢(hui)復力(li)，力(li)圖使質(zhi)量塊保持在(zai)儀表殼體中原來的(de)(de)平衡位(wei)置上(shang)(shang)，所(suo)以伺(si)服加速(su)度(du)(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)閉(bi)環狀態(tai)下(xia)工(gong)作。由于(yu)有反饋作用(yong)，增強了抗干擾的(de)(de)能力(li)，提高(gao)測(ce)(ce)(ce)量精度(du)(du)(du)(du)，擴(kuo)大(da)了測(ce)(ce)(ce)量范圍(wei)，伺(si)服加速(su)度(du)(du)(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量技術廣泛地應(ying)用(yong)于(yu)慣性(xing)(xing)(xing)導航和慣性(xing)(xing)(xing)制導系(xi)(xi)統(tong)中，在(zai)高(gao)精度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)振動測(ce)(ce)(ce)量和標定中也有應(ying)用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加速(su)度(du)傳(chuan)感器的作用就是能(neng)夠測量加速(su)度(du)，得出加速(su)度(du)值。下面列(lie)舉幾種常見的加速(su)度(du)傳(chuan)感器應用場(chang)景。

1、游戲控制

加速(su)度傳(chuan)感器可以檢(jian)測上下左右的(de)(de)(de)傾角的(de)(de)(de)變化，因此(ci)通過(guo)前(qian)后(hou)傾斜(xie)手(shou)持設備來實現對游戲中物體的(de)(de)(de)前(qian)后(hou)左右的(de)(de)(de)方向控(kong)制，就變得很(hen)簡單。

2、地震檢測

地震(zhen)(zhen)檢波(bo)器是(shi)用于(yu)地質勘探和工程測量(liang)的專(zhuan)用傳感(gan)器，是(shi)一種將地面振(zhen)動轉(zhuan)變(bian)為電信(xin)號的傳感(gan)器，能把地震(zhen)(zhen)波(bo)引(yin)起的地面震(zhen)(zhen)動轉(zhuan)換成電信(xin)號，經過模/數轉(zhuan)換器轉(zhuan)換成二進制數據(ju)(ju)、進行(xing)數據(ju)(ju)組織、存儲、運算處理。

3、車禍報警

在汽(qi)(qi)車工(gong)業高速(su)(su)發展的(de)現代(dai)，汽(qi)(qi)車成(cheng)為(wei)了人們出行(xing)主要的(de)交通工(gong)具之一，但是因交通事故的(de)傷亡數量也十分巨大。在信息化的(de)現代(dai)利(li)用高科技去(qu)挽救人的(de)生(sheng)命(ming)將會是重大研究(jiu)的(de)主題之一，基(ji)于加速(su)(su)度(du)的(de)車禍報警系(xi)統正是懷著這種(zhong)(zhong)設計(ji)理念，相信這種(zhong)(zhong)系(xi)統的(de)推廣(guang)，會給汽(qi)(qi)車行(xing)業帶來更多的(de)安(an)全。

4、計步器功能

加速度傳(chuan)感(gan)器可以檢測(ce)交流信號以及(ji)物(wu)體的(de)振動(dong)(dong)，人(ren)在走動(dong)(dong)的(de)時候會產生一(yi)定規(gui)律性的(de)振動(dong)(dong)，而加速度傳(chuan)感(gan)器可以檢測(ce)振動(dong)(dong)的(de)過零點，從而計算出人(ren)所(suo)走的(de)步(bu)(bu)或跑(pao)步(bu)(bu)所(suo)走的(de)步(bu)(bu)數，從而計算出人(ren)所(suo)移(yi)動(dong)(dong)的(de)位移(yi)。并且利用一(yi)定的(de)公式可以計算出卡路里的(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)和(he)陀螺(luo)儀通常稱(cheng)為慣性傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)，常用(yong)(yong)(yong)于各種設(she)備(bei)或(huo)終端中(zhong)實現姿態(tai)檢測(ce)，運動檢測(ce)等，也(ye)就很適合玩體感(gan)游戲的(de)人群。加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)利用(yong)(yong)(yong)重力加(jia)速(su)度(du)，可(ke)以(yi)用(yong)(yong)(yong)于檢測(ce)設(she)備(bei)的(de)傾(qing)斜角度(du)，但是它會(hui)受到運動加(jia)速(su)度(du)的(de)影響，使(shi)傾(qing)角測(ce)量不夠準確，所以(yi)通常需利用(yong)(yong)(yong)陀螺(luo)儀和(he)磁(ci)(ci)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)補償(chang)。同時(shi)(shi)(shi)磁(ci)(ci)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)測(ce)量方位角時(shi)(shi)(shi)，也(ye)是利用(yong)(yong)(yong)地磁(ci)(ci)場，當系(xi)統中(zhong)電流變(bian)化(hua)或(huo)周圍(wei)有(you)導磁(ci)(ci)材料時(shi)(shi)(shi)，以(yi)及當設(she)備(bei)傾(qing)斜時(shi)(shi)(shi)，測(ce)量出的(de)方位角也(ye)不準確，這時(shi)(shi)(shi)需要用(yong)(yong)(yong)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)（傾(qing)角傳(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(qi)）和(he)陀螺(luo)儀進行(xing)補償(chang)。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應用于手柄振動(dong)(dong)(dong)和搖晃、汽(qi)車制動(dong)(dong)(dong)啟動(dong)(dong)(dong)檢測、工(gong)程(cheng)測振、地質(zhi)勘探(tan)、振動(dong)(dong)(dong)測試(shi)與(yu)分析以及安(an)全保衛振動(dong)(dong)(dong)偵察等多(duo)種領域。