一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加(jia)速度傳(chuan)感器是根據壓電(dian)效(xiao)應的原理來工作(zuo)的。所謂的壓電(dian)效(xiao)應就是"對(dui)于(yu)不存在對(dui)稱(cheng)中心的異極(ji)晶(jing)體(ti)加(jia)在晶(jing)體(ti)上的外力除了(le)使晶(jing)體(ti)發(fa)生形變(bian)以外，還(huan)將改變(bian)晶(jing)體(ti)的極(ji)化(hua)狀態，在晶(jing)體(ti)內部(bu)建立電(dian)場(chang)，這種由于(yu)機械力作(zuo)用使介質發(fa)生極(ji)化(hua)的現象(xiang)稱(cheng)為正壓電(dian)效(xiao)應"。

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一般加(jia)(jia)速度傳(chuan)感(gan)(gan)器就(jiu)是利(li)用了其內部(bu)的由(you)(you)于加(jia)(jia)速度造成的晶(jing)體變(bian)(bian)形(xing)這(zhe)個特(te)性。由(you)(you)于這(zhe)個變(bian)(bian)形(xing)會產生(sheng)電(dian)(dian)壓(ya)，只(zhi)要(yao)計算出產生(sheng)電(dian)(dian)壓(ya)和(he)所施(shi)加(jia)(jia)的加(jia)(jia)速度之間(jian)的關系(xi)，就(jiu)可以將加(jia)(jia)速度轉化成電(dian)(dian)壓(ya)輸出。當然，還有(you)很(hen)多其它方法來(lai)制作加(jia)(jia)速度傳(chuan)感(gan)(gan)器，比(bi)如壓(ya)阻技(ji)(ji)術(shu)，電(dian)(dian)容效應，熱(re)氣泡效應，光效應，但(dan)是其最基本(ben)的原理都(dou)(dou)是由(you)(you)于加(jia)(jia)速度產生(sheng)某個介質產生(sheng)變(bian)(bian)形(xing)，通過測量(liang)其變(bian)(bian)形(xing)量(liang)并用相關電(dian)(dian)路轉化成電(dian)(dian)壓(ya)輸出。每種(zhong)技(ji)(ji)術(shu)都(dou)(dou)有(you)各自的機(ji)會和(he)問題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)(ya)電(dian)式加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)傳感(gan)器又稱壓(ya)(ya)電(dian)加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)計。它(ta)也屬于(yu)慣性式傳感(gan)器。壓(ya)(ya)電(dian)式加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)傳感(gan)器的(de)原(yuan)理是利(li)用壓(ya)(ya)電(dian)陶瓷或(huo)石英(ying)晶體的(de)壓(ya)(ya)電(dian)效應(ying)，在加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)計受振(zhen)時(shi)，質(zhi)量塊加(jia)(jia)在壓(ya)(ya)電(dian)元件上的(de)力也隨之變化。當被(bei)測振(zhen)動頻率遠低于(yu)加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)計的(de)固有頻率時(shi)，則(ze)力的(de)變化與被(bei)測加(jia)(jia)速度(du)(du)(du)成(cheng)正比。

2、壓阻式

基于世界(jie)領先的MEMS硅微加工(gong)技(ji)術，壓阻式加速度(du)傳感器具有(you)體積(ji)小(xiao)、低功耗等特(te)點，易于集成在各種模擬和數(shu)字電路中，廣泛(fan)應用于汽車碰撞實驗、測試儀(yi)器、設備振動監(jian)測等領域。

3、電容式

電(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加速(su)(su)度傳(chuan)感(gan)(gan)器是基于電(dian)容(rong)(rong)(rong)原(yuan)理的(de)(de)極距變化(hua)型的(de)(de)電(dian)容(rong)(rong)(rong)傳(chuan)感(gan)(gan)器。電(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加速(su)(su)度傳(chuan)感(gan)(gan)器/電(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加速(su)(su)度計(ji)是對比較(jiao)通用的(de)(de)加速(su)(su)度傳(chuan)感(gan)(gan)器。在某些領域無可替代(dai)，如(ru)安全氣囊，手機移(yi)動設(she)備等。電(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加速(su)(su)度傳(chuan)感(gan)(gan)器/電(dian)容(rong)(rong)(rong)式(shi)加速(su)(su)度計(ji)采(cai)用了(le)微(wei)機電(dian)系統（MEMS）工藝(yi)，在大量生產時變得經濟(ji)，從(cong)而保證了(le)較(jiao)低(di)的(de)(de)成本。

4、伺服式

伺服(fu)(fu)式加速(su)(su)度(du)傳(chuan)感器(qi)是(shi)一種閉環測(ce)試(shi)系(xi)統，具有(you)動(dong)態(tai)性能好、動(dong)態(tai)范(fan)圍大(da)和(he)(he)線性度(du)好等特(te)點。其工作原(yuan)理，傳(chuan)感器(qi)的振動(dong)系(xi)統由"m-k”系(xi)統組(zu)成，與(yu)一般加速(su)(su)度(du)計相(xiang)同，但質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)m上(shang)還接(jie)著一個電(dian)磁(ci)(ci)線圈，當基座上(shang)有(you)加速(su)(su)度(du)輸(shu)入時，質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)塊(kuai)偏離平衡位(wei)(wei)置，該位(wei)(wei)移大(da)小由位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)檢測(ce)出來(lai)，經伺服(fu)(fu)放大(da)器(qi)放大(da)后轉換為電(dian)流輸(shu)出，該電(dian)流流過電(dian)磁(ci)(ci)線圈，在(zai)永久磁(ci)(ci)鐵(tie)的磁(ci)(ci)場中(zhong)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)(ci)恢復力，力圖(tu)使質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)塊(kuai)保持在(zai)儀表殼體(ti)中(zhong)原(yuan)來(lai)的平衡位(wei)(wei)置上(shang)，所以伺服(fu)(fu)加速(su)(su)度(du)傳(chuan)感器(qi)在(zai)閉環狀(zhuang)態(tai)下工作。由于有(you)反饋(kui)作用，增強了抗(kang)干(gan)擾(rao)的能力，提高(gao)測(ce)量(liang)(liang)精度(du)，擴大(da)了測(ce)量(liang)(liang)范(fan)圍，伺服(fu)(fu)加速(su)(su)度(du)測(ce)量(liang)(liang)技(ji)術廣泛地應用于慣(guan)性導(dao)航和(he)(he)慣(guan)性制導(dao)系(xi)統中(zhong)，在(zai)高(gao)精度(du)的振動(dong)測(ce)量(liang)(liang)和(he)(he)標(biao)定中(zhong)也有(you)應用。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)速度傳感器的作(zuo)用(yong)就是能(neng)夠測量加(jia)速度，得出加(jia)速度值。下面列舉幾種常(chang)見的加(jia)速度傳感器應用(yong)場景(jing)。

1、游戲控制

加速(su)度(du)傳感器可以檢測上(shang)下左(zuo)右的(de)傾角(jiao)的(de)變化，因此通(tong)過前后傾斜手持設備來實現對游戲中(zhong)物體的(de)前后左(zuo)右的(de)方向控(kong)制，就變得(de)很(hen)簡單。

2、地震檢測

地(di)震檢波器(qi)是用(yong)于地(di)質勘探和工程測量的(de)(de)專用(yong)傳感器(qi)，是一種將(jiang)地(di)面(mian)振動轉變(bian)為電信號的(de)(de)傳感器(qi)，能把(ba)地(di)震波引起的(de)(de)地(di)面(mian)震動轉換成電信號，經過模/數轉換器(qi)轉換成二進制數據(ju)、進行數據(ju)組織、存儲、運算處理。

3、車禍報警

在(zai)(zai)汽車(che)工(gong)(gong)業高(gao)速發展(zhan)的(de)(de)現(xian)代，汽車(che)成為了人們出行(xing)主要的(de)(de)交通工(gong)(gong)具之(zhi)一(yi)(yi)，但是因交通事故的(de)(de)傷亡數量也十分巨大。在(zai)(zai)信息化的(de)(de)現(xian)代利(li)用高(gao)科(ke)技(ji)去(qu)挽救人的(de)(de)生命將會是重大研(yan)究的(de)(de)主題之(zhi)一(yi)(yi)，基于(yu)加速度(du)的(de)(de)車(che)禍報警系統正是懷著這種設計理(li)念(nian)，相信這種系統的(de)(de)推廣，會給汽車(che)行(xing)業帶來(lai)更(geng)多的(de)(de)安全(quan)。

4、計步器功能

加速度傳感器可(ke)以檢測交(jiao)流信(xin)號(hao)以及物體(ti)的(de)(de)振(zhen)動(dong)，人(ren)(ren)在走動(dong)的(de)(de)時候會(hui)產生一定(ding)規律(lv)性的(de)(de)振(zhen)動(dong)，而加速度傳感器可(ke)以檢測振(zhen)動(dong)的(de)(de)過零(ling)點(dian)，從而計算(suan)出人(ren)(ren)所走的(de)(de)步(bu)(bu)或跑(pao)步(bu)(bu)所走的(de)(de)步(bu)(bu)數(shu)，從而計算(suan)出人(ren)(ren)所移動(dong)的(de)(de)位移。并(bing)且(qie)利用(yong)一定(ding)的(de)(de)公式可(ke)以計算(suan)出卡(ka)路里的(de)(de)消耗(hao)。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)(jia)(jia)速度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)陀螺(luo)儀(yi)通常(chang)稱為慣(guan)性傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)，常(chang)用于各種(zhong)設備或終(zhong)端中實現姿態檢測，運(yun)動(dong)檢測等(deng)，也就很適(shi)合玩體感(gan)(gan)游(you)戲的(de)人群。加(jia)(jia)(jia)速度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)利(li)用重(zhong)力加(jia)(jia)(jia)速度(du)(du)，可以(yi)用于檢測設備的(de)傾(qing)(qing)(qing)斜角(jiao)(jiao)(jiao)度(du)(du)，但是它會受(shou)到運(yun)動(dong)加(jia)(jia)(jia)速度(du)(du)的(de)影響(xiang)，使傾(qing)(qing)(qing)角(jiao)(jiao)(jiao)測量不夠準(zhun)確(que)，所以(yi)通常(chang)需(xu)利(li)用陀螺(luo)儀(yi)和(he)磁傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)補償。同(tong)時磁傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)測量方位(wei)角(jiao)(jiao)(jiao)時，也是利(li)用地磁場，當系統中電流變化或周圍有(you)導磁材料時，以(yi)及當設備傾(qing)(qing)(qing)斜時，測量出的(de)方位(wei)角(jiao)(jiao)(jiao)也不準(zhun)確(que)，這時需(xu)要用加(jia)(jia)(jia)速度(du)(du)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)（傾(qing)(qing)(qing)角(jiao)(jiao)(jiao)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)）和(he)陀螺(luo)儀(yi)進行補償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應用于手柄振(zhen)動(dong)(dong)和搖(yao)晃、汽車制動(dong)(dong)啟動(dong)(dong)檢測(ce)、工程測(ce)振(zhen)、地質(zhi)勘探、振(zhen)動(dong)(dong)測(ce)試與分(fen)析以及(ji)安全保衛振(zhen)動(dong)(dong)偵察(cha)等多種領域。