一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加速(su)度傳感(gan)器是根據壓電(dian)效應的(de)(de)原(yuan)理來(lai)工作的(de)(de)。所(suo)謂(wei)的(de)(de)壓電(dian)效應就是"對于不存(cun)在(zai)對稱中(zhong)心的(de)(de)異極(ji)(ji)晶(jing)體(ti)(ti)加在(zai)晶(jing)體(ti)(ti)上的(de)(de)外(wai)(wai)力除(chu)了使(shi)晶(jing)體(ti)(ti)發(fa)生(sheng)(sheng)形變以外(wai)(wai)，還將改變晶(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)極(ji)(ji)化(hua)狀態，在(zai)晶(jing)體(ti)(ti)內部建(jian)立電(dian)場，這種由于機械力作用使(shi)介(jie)質發(fa)生(sheng)(sheng)極(ji)(ji)化(hua)的(de)(de)現象稱為正壓電(dian)效應"。

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一般加(jia)速(su)度(du)(du)傳感器(qi)就(jiu)是(shi)利用(yong)了其(qi)內部的(de)由(you)(you)于(yu)加(jia)速(su)度(du)(du)造成的(de)晶體變形這(zhe)個特性(xing)。由(you)(you)于(yu)這(zhe)個變形會產生(sheng)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，只要計算出(chu)(chu)產生(sheng)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和所施(shi)加(jia)的(de)加(jia)速(su)度(du)(du)之間的(de)關(guan)系，就(jiu)可(ke)以(yi)將加(jia)速(su)度(du)(du)轉(zhuan)化成電(dian)(dian)壓(ya)(ya)輸出(chu)(chu)。當然，還(huan)有(you)很多其(qi)它(ta)方法來制作加(jia)速(su)度(du)(du)傳感器(qi)，比如壓(ya)(ya)阻技術，電(dian)(dian)容(rong)效(xiao)應，熱氣泡效(xiao)應，光(guang)效(xiao)應，但是(shi)其(qi)最基本(ben)的(de)原理都(dou)是(shi)由(you)(you)于(yu)加(jia)速(su)度(du)(du)產生(sheng)某(mou)個介質(zhi)產生(sheng)變形，通過(guo)測量其(qi)變形量并用(yong)相關(guan)電(dian)(dian)路(lu)轉(zhuan)化成電(dian)(dian)壓(ya)(ya)輸出(chu)(chu)。每(mei)種技術都(dou)有(you)各(ge)自的(de)機會和問(wen)題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)度傳感器(qi)(qi)又稱壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)加(jia)速(su)度計。它也屬于慣性式傳感器(qi)(qi)。壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)度傳感器(qi)(qi)的(de)原(yuan)理是(shi)利用壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)陶瓷或石(shi)英晶體的(de)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效應，在加(jia)速(su)度計受振(zhen)時(shi)，質量塊加(jia)在壓(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)元件上的(de)力也隨之變化。當被測振(zhen)動頻率遠低于加(jia)速(su)度計的(de)固有頻率時(shi)，則力的(de)變化與(yu)被測加(jia)速(su)度成正(zheng)比(bi)。

2、壓阻式

基于(yu)(yu)世界領先的MEMS硅微(wei)加工技術，壓阻式加速(su)度傳感器具有(you)體積小(xiao)、低功耗(hao)等特點，易于(yu)(yu)集成(cheng)在各種模擬和數字電路中(zhong)，廣(guang)泛應用于(yu)(yu)汽車碰撞實驗、測試儀器、設(she)備(bei)振動監(jian)測等領域。

3、電容式

電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感器是(shi)基于(yu)電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)原理(li)的極距變化型的電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)傳(chuan)(chuan)感器。電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感器/電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)計(ji)是(shi)對比較通(tong)用(yong)的加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感器。在某(mou)些領(ling)域無可(ke)替代(dai)，如安全氣囊，手機移動設備(bei)等。電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感器/電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加(jia)(jia)速(su)(su)度(du)計(ji)采(cai)用(yong)了微機電(dian)(dian)系(xi)統(tong)（MEMS）工藝，在大量生產(chan)時(shi)變得(de)經濟，從而(er)保證(zheng)了較低的成本(ben)。

4、伺服式

伺(si)服式加(jia)速(su)(su)(su)(su)度(du)傳感器是一(yi)(yi)種閉(bi)環(huan)測(ce)試系統，具有(you)動態性能好(hao)、動態范圍大和線性度(du)好(hao)等特點(dian)。其工作(zuo)(zuo)原理，傳感器的(de)振動系統由(you)(you)"m-k”系統組(zu)成，與一(yi)(yi)般加(jia)速(su)(su)(su)(su)度(du)計相同，但質量(liang)(liang)m上(shang)還接(jie)著一(yi)(yi)個(ge)電(dian)磁線圈，當基座上(shang)有(you)加(jia)速(su)(su)(su)(su)度(du)輸入時，質量(liang)(liang)塊偏離平衡位置，該(gai)位移(yi)(yi)大小由(you)(you)位移(yi)(yi)傳感器檢測(ce)出來，經伺(si)服放(fang)大器放(fang)大后轉換(huan)為電(dian)流(liu)(liu)輸出，該(gai)電(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)過電(dian)磁線圈，在永久磁鐵的(de)磁場(chang)中(zhong)產生電(dian)磁恢復力，力圖使質量(liang)(liang)塊保持(chi)在儀表(biao)殼(ke)體(ti)中(zhong)原來的(de)平衡位置上(shang)，所(suo)以(yi)伺(si)服加(jia)速(su)(su)(su)(su)度(du)傳感器在閉(bi)環(huan)狀(zhuang)態下工作(zuo)(zuo)。由(you)(you)于有(you)反饋作(zuo)(zuo)用，增強(qiang)了(le)(le)抗干擾的(de)能力，提高(gao)測(ce)量(liang)(liang)精度(du)，擴大了(le)(le)測(ce)量(liang)(liang)范圍，伺(si)服加(jia)速(su)(su)(su)(su)度(du)測(ce)量(liang)(liang)技術廣泛地應用于慣性導(dao)航和慣性制導(dao)系統中(zhong)，在高(gao)精度(du)的(de)振動測(ce)量(liang)(liang)和標定中(zhong)也有(you)應用。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)器的作用就(jiu)是能夠測量加(jia)速(su)(su)度(du)(du)，得出加(jia)速(su)(su)度(du)(du)值。下(xia)面列舉幾種常見的加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)器應(ying)用場(chang)景。

1、游戲控制

加速度傳感器可以檢測上下左右(you)的(de)(de)傾角的(de)(de)變化，因此通(tong)過前后傾斜手(shou)持設(she)備來實現(xian)對游戲中(zhong)物體的(de)(de)前后左右(you)的(de)(de)方向(xiang)控制，就(jiu)變得很簡單(dan)。

2、地震檢測

地(di)震檢波器是用于地(di)質勘探和(he)工程(cheng)測量的專用傳感器，是一(yi)種將地(di)面(mian)振動(dong)轉變為(wei)電信號(hao)的傳感器，能把地(di)震波引(yin)起的地(di)面(mian)震動(dong)轉換成電信號(hao)，經過(guo)模/數(shu)轉換器轉換成二進制(zhi)數(shu)據(ju)、進行(xing)數(shu)據(ju)組織、存儲、運算處(chu)理。

3、車禍報警

在汽(qi)車(che)工(gong)業高速發展的現(xian)代，汽(qi)車(che)成為了人們出行主(zhu)要的交(jiao)通工(gong)具之(zhi)一，但是(shi)因交(jiao)通事故的傷(shang)亡數量也十分巨大。在信息(xi)化(hua)的現(xian)代利用(yong)高科技去(qu)挽救人的生(sheng)命將會是(shi)重大研究(jiu)的主(zhu)題之(zhi)一，基于加速度的車(che)禍報警(jing)系統(tong)正是(shi)懷著(zhu)這(zhe)種(zhong)設計理念，相信這(zhe)種(zhong)系統(tong)的推廣(guang)，會給(gei)汽(qi)車(che)行業帶來更多(duo)的安全。

4、計步器功能

加(jia)(jia)速(su)度(du)傳感器可以(yi)檢(jian)測(ce)(ce)交流信號以(yi)及物體的(de)(de)振動(dong)，人在(zai)走(zou)動(dong)的(de)(de)時候會產(chan)生一定規(gui)律性的(de)(de)振動(dong)，而加(jia)(jia)速(su)度(du)傳感器可以(yi)檢(jian)測(ce)(ce)振動(dong)的(de)(de)過零點，從而計(ji)算出人所(suo)走(zou)的(de)(de)步(bu)或跑步(bu)所(suo)走(zou)的(de)(de)步(bu)數，從而計(ji)算出人所(suo)移(yi)動(dong)的(de)(de)位移(yi)。并且利(li)用一定的(de)(de)公式(shi)可以(yi)計(ji)算出卡(ka)路里的(de)(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)和陀螺(luo)儀通常稱(cheng)為慣性傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)，常用于各種(zhong)設備(bei)或終端中(zhong)(zhong)實現姿態檢(jian)測(ce)(ce)，運動檢(jian)測(ce)(ce)等(deng)，也就很適合(he)玩體感(gan)(gan)游戲的(de)人(ren)群。加速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)利(li)用重(zhong)力(li)加速(su)度，可以(yi)用于檢(jian)測(ce)(ce)設備(bei)的(de)傾斜(xie)角度，但是它會受(shou)到運動加速(su)度的(de)影響，使傾角測(ce)(ce)量(liang)不(bu)夠準確，所以(yi)通常需利(li)用陀螺(luo)儀和磁(ci)(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)補償(chang)(chang)。同(tong)時(shi)(shi)(shi)磁(ci)(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)測(ce)(ce)量(liang)方(fang)位角時(shi)(shi)(shi)，也是利(li)用地(di)磁(ci)(ci)場，當系統(tong)中(zhong)(zhong)電流變化或周(zhou)圍有導(dao)磁(ci)(ci)材料(liao)時(shi)(shi)(shi)，以(yi)及當設備(bei)傾斜(xie)時(shi)(shi)(shi)，測(ce)(ce)量(liang)出的(de)方(fang)位角也不(bu)準確，這時(shi)(shi)(shi)需要(yao)用加速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)（傾角傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)）和陀螺(luo)儀進行(xing)補償(chang)(chang)。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣(guang)泛應(ying)用于手柄振(zhen)動(dong)(dong)和(he)搖晃、汽車制動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)檢測、工程測振(zhen)、地質勘探、振(zhen)動(dong)(dong)測試與分析以(yi)及(ji)安全保(bao)衛振(zhen)動(dong)(dong)偵(zhen)察(cha)等(deng)多種(zhong)領域。