一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加(jia)速度傳感(gan)器是根據壓(ya)電效(xiao)(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)原理來工作的(de)(de)(de)。所謂的(de)(de)(de)壓(ya)電效(xiao)(xiao)應(ying)就(jiu)是"對(dui)于(yu)不存在對(dui)稱中心(xin)的(de)(de)(de)異極晶(jing)(jing)體(ti)加(jia)在晶(jing)(jing)體(ti)上的(de)(de)(de)外力(li)除了使晶(jing)(jing)體(ti)發生(sheng)(sheng)形(xing)變以外，還將改變晶(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)(de)極化(hua)狀態，在晶(jing)(jing)體(ti)內(nei)部(bu)建立(li)電場，這種由于(yu)機械(xie)力(li)作用(yong)使介質(zhi)發生(sheng)(sheng)極化(hua)的(de)(de)(de)現象(xiang)稱為(wei)正壓(ya)電效(xiao)(xiao)應(ying)"。

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一般(ban)加速(su)(su)(su)(su)度傳(chuan)感器就是(shi)利用了其(qi)(qi)內部的(de)由(you)于加速(su)(su)(su)(su)度造成(cheng)的(de)晶(jing)體(ti)變形(xing)這個特性(xing)。由(you)于這個變形(xing)會產生電(dian)壓(ya)，只要計算出(chu)產生電(dian)壓(ya)和所施加的(de)加速(su)(su)(su)(su)度之間的(de)關系(xi)，就可以將加速(su)(su)(su)(su)度轉(zhuan)化成(cheng)電(dian)壓(ya)輸出(chu)。當然(ran)，還有(you)很多其(qi)(qi)它方法(fa)來制作加速(su)(su)(su)(su)度傳(chuan)感器，比如壓(ya)阻技術，電(dian)容效(xiao)應(ying)，熱(re)氣(qi)泡效(xiao)應(ying)，光效(xiao)應(ying)，但是(shi)其(qi)(qi)最基(ji)本的(de)原理都是(shi)由(you)于加速(su)(su)(su)(su)度產生某個介質產生變形(xing)，通過測量(liang)其(qi)(qi)變形(xing)量(liang)并用相(xiang)關電(dian)路(lu)轉(zhuan)化成(cheng)電(dian)壓(ya)輸出(chu)。每種技術都有(you)各(ge)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)電式加速(su)度(du)傳感器又稱壓(ya)電加速(su)度(du)計。它也屬于(yu)慣(guan)性式傳感器。壓(ya)電式加速(su)度(du)傳感器的原理是利用(yong)壓(ya)電陶瓷或石英(ying)晶體的壓(ya)電效應，在(zai)(zai)加速(su)度(du)計受振(zhen)時(shi)，質量塊加在(zai)(zai)壓(ya)電元件上的力(li)也隨之變化。當被測振(zhen)動頻率遠(yuan)低(di)于(yu)加速(su)度(du)計的固(gu)有頻率時(shi)，則力(li)的變化與被測加速(su)度(du)成(cheng)正(zheng)比。

2、壓阻式

基(ji)于世界領先的MEMS硅微(wei)加工技術，壓阻式加速度傳感器(qi)(qi)具有(you)體(ti)積小、低功耗等(deng)特點，易于集成在各種模擬和數(shu)字電路中，廣泛應用于汽車碰(peng)撞實驗、測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)(qi)、設備振動監測(ce)等(deng)領域。

3、電容式

電(dian)容(rong)(rong)式加速度(du)(du)傳感器(qi)是基于電(dian)容(rong)(rong)原理的極距變(bian)化型的電(dian)容(rong)(rong)傳感器(qi)。電(dian)容(rong)(rong)式加速度(du)(du)傳感器(qi)/電(dian)容(rong)(rong)式加速度(du)(du)計(ji)是對比(bi)較通用(yong)(yong)的加速度(du)(du)傳感器(qi)。在某些(xie)領域無可替代，如安全氣囊，手(shou)機(ji)移動(dong)設備等。電(dian)容(rong)(rong)式加速度(du)(du)傳感器(qi)/電(dian)容(rong)(rong)式加速度(du)(du)計(ji)采用(yong)(yong)了微機(ji)電(dian)系統（MEMS）工藝，在大量生(sheng)產時變(bian)得經濟，從而(er)保證了較低的成本。

4、伺服式

伺服(fu)(fu)式(shi)加速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器是一種閉(bi)環測(ce)試系(xi)統(tong)，具有(you)動態性能好、動態范圍(wei)(wei)大和線(xian)性度(du)(du)(du)好等特點(dian)。其(qi)工(gong)作原(yuan)理，傳(chuan)(chuan)感器的(de)振動系(xi)統(tong)由(you)"m-k”系(xi)統(tong)組成，與一般加速(su)度(du)(du)(du)計相同，但質(zhi)量(liang)(liang)(liang)m上(shang)(shang)還(huan)接著一個電(dian)(dian)磁線(xian)圈(quan)，當(dang)基座上(shang)(shang)有(you)加速(su)度(du)(du)(du)輸(shu)(shu)入時，質(zhi)量(liang)(liang)(liang)塊偏(pian)離平(ping)衡位置(zhi)，該位移大小由(you)位移傳(chuan)(chuan)感器檢(jian)測(ce)出來，經伺服(fu)(fu)放大器放大后轉換為電(dian)(dian)流輸(shu)(shu)出，該電(dian)(dian)流流過(guo)電(dian)(dian)磁線(xian)圈(quan)，在永久磁鐵的(de)磁場中(zhong)(zhong)產生(sheng)電(dian)(dian)磁恢(hui)復力(li)，力(li)圖使質(zhi)量(liang)(liang)(liang)塊保持(chi)在儀表殼體中(zhong)(zhong)原(yuan)來的(de)平(ping)衡位置(zhi)上(shang)(shang)，所以伺服(fu)(fu)加速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器在閉(bi)環狀態下工(gong)作。由(you)于(yu)有(you)反饋作用(yong)，增(zeng)強了(le)抗干擾的(de)能力(li)，提高測(ce)量(liang)(liang)(liang)精(jing)度(du)(du)(du)，擴大了(le)測(ce)量(liang)(liang)(liang)范圍(wei)(wei)，伺服(fu)(fu)加速(su)度(du)(du)(du)測(ce)量(liang)(liang)(liang)技(ji)術廣泛地(di)應用(yong)于(yu)慣性導(dao)航和慣性制導(dao)系(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)，在高精(jing)度(du)(du)(du)的(de)振動測(ce)量(liang)(liang)(liang)和標(biao)定(ding)中(zhong)(zhong)也有(you)應用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)速(su)(su)度傳(chuan)感器的(de)(de)作用就是能夠測量加(jia)速(su)(su)度，得出加(jia)速(su)(su)度值。下面(mian)列舉幾種常見的(de)(de)加(jia)速(su)(su)度傳(chuan)感器應(ying)用場景。

1、游戲控制

加速度傳(chuan)感(gan)器可以檢測上下左右的傾角的變化(hua)，因此通過前(qian)后傾斜手持(chi)設備來實現(xian)對游戲(xi)中物體的前(qian)后左右的方向控(kong)制，就變得很(hen)簡單。

2、地震檢測

地(di)(di)震檢波器(qi)(qi)是(shi)用(yong)于地(di)(di)質勘探和工(gong)程測量(liang)的(de)專(zhuan)用(yong)傳感器(qi)(qi)，是(shi)一種將地(di)(di)面(mian)振動(dong)轉(zhuan)(zhuan)變為電信(xin)號的(de)傳感器(qi)(qi)，能把地(di)(di)震波引起(qi)的(de)地(di)(di)面(mian)震動(dong)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成電信(xin)號，經(jing)過(guo)模/數轉(zhuan)(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成二進制數據、進行數據組織、存(cun)儲(chu)、運算處理。

3、車禍報警

在汽車(che)工業高(gao)速發(fa)展的(de)現代，汽車(che)成為了人(ren)(ren)們出行(xing)主要的(de)交通工具之(zhi)(zhi)一(yi)，但(dan)是(shi)因交通事故的(de)傷(shang)亡數量也十(shi)分巨大。在信息化的(de)現代利用高(gao)科技去挽救人(ren)(ren)的(de)生命將會(hui)是(shi)重(zhong)大研究的(de)主題之(zhi)(zhi)一(yi)，基于(yu)加速度的(de)車(che)禍報警(jing)系統正是(shi)懷著這種(zhong)設計理念，相信這種(zhong)系統的(de)推廣，會(hui)給汽車(che)行(xing)業帶來(lai)更(geng)多(duo)的(de)安(an)全。

4、計步器功能

加速度傳感器(qi)可(ke)以(yi)檢測交流信號以(yi)及物體的(de)(de)振動，人(ren)在走動的(de)(de)時候會產(chan)生一定規律性(xing)的(de)(de)振動，而加速度傳感器(qi)可(ke)以(yi)檢測振動的(de)(de)過零點(dian)，從而計(ji)算(suan)出人(ren)所(suo)走的(de)(de)步或跑步所(suo)走的(de)(de)步數，從而計(ji)算(suan)出人(ren)所(suo)移(yi)動的(de)(de)位移(yi)。并且利用一定的(de)(de)公(gong)式可(ke)以(yi)計(ji)算(suan)出卡路里的(de)(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加速(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)陀(tuo)螺儀通常稱為慣性傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)，常用于各(ge)種設備或終端中實現姿態(tai)檢測(ce)，運(yun)動檢測(ce)等，也就很適合(he)玩體(ti)感(gan)(gan)游戲的(de)人群。加速(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)利(li)用重力(li)加速(su)(su)度(du)(du)，可以(yi)用于檢測(ce)設備的(de)傾(qing)斜角(jiao)(jiao)度(du)(du)，但(dan)是它(ta)會受到運(yun)動加速(su)(su)度(du)(du)的(de)影響，使傾(qing)角(jiao)(jiao)測(ce)量(liang)不夠(gou)準確，所以(yi)通常需利(li)用陀(tuo)螺儀和(he)磁(ci)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)補償。同(tong)時(shi)磁(ci)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)測(ce)量(liang)方位角(jiao)(jiao)時(shi)，也是利(li)用地磁(ci)場，當(dang)(dang)系統中電流(liu)變化(hua)或周圍有導磁(ci)材料時(shi)，以(yi)及當(dang)(dang)設備傾(qing)斜時(shi)，測(ce)量(liang)出(chu)的(de)方位角(jiao)(jiao)也不準確，這時(shi)需要用加速(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)（傾(qing)角(jiao)(jiao)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)）和(he)陀(tuo)螺儀進行(xing)補償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應用(yong)于手柄振動(dong)和搖晃、汽車制動(dong)啟動(dong)檢測、工程測振、地質勘(kan)探、振動(dong)測試(shi)與分(fen)析以及安(an)全保衛振動(dong)偵察等多種領域(yu)。