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(ju)壓電效應的(de)(de)(de)原理來(lai)工作(zuo)的(de)(de)(de)。所謂的(de)(de)(de)壓電效應就是"對于(yu)不存在對稱中心的(de)(de)(de)異極(ji)晶體(ti)(ti)加在晶體(ti)(ti)上的(de)(de)(de)外力(li)除了使(shi)晶體(ti)(ti)發生形變(bian)以外，還將改變(bian)晶體(ti)(ti)的(de)(de)(de)極(ji)化(hua)狀態，在晶體(ti)(ti)內部(bu)建立電場，這(zhe)種由于(yu)機械力(li)作(zuo)用使(shi)介質發生極(ji)化(hua)的(de)(de)(de)現象(xiang)稱為正壓電效應"。

該圖片由注冊用戶"溫暖·生活家"提供，版權聲明反饋

一般加(jia)速(su)(su)度(du)傳感器就是(shi)利用了其(qi)內部的(de)(de)(de)由(you)(you)(you)于加(jia)速(su)(su)度(du)造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)晶(jing)體變形這個特性(xing)。由(you)(you)(you)于這個變形會產(chan)生(sheng)電(dian)壓，只要計(ji)算出產(chan)生(sheng)電(dian)壓和所施(shi)加(jia)的(de)(de)(de)加(jia)速(su)(su)度(du)之(zhi)間的(de)(de)(de)關系，就可以將加(jia)速(su)(su)度(du)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)電(dian)壓輸(shu)出。當然，還(huan)有(you)很多其(qi)它方法來制作加(jia)速(su)(su)度(du)傳感器，比如壓阻技術(shu)，電(dian)容效(xiao)應(ying)，熱氣泡效(xiao)應(ying)，光效(xiao)應(ying)，但(dan)是(shi)其(qi)最基本(ben)的(de)(de)(de)原理都是(shi)由(you)(you)(you)于加(jia)速(su)(su)度(du)產(chan)生(sheng)某個介質(zhi)產(chan)生(sheng)變形，通過測(ce)量其(qi)變形量并用相(xiang)關電(dian)路轉(zhuan)化(hua)成(cheng)電(dian)壓輸(shu)出。每(mei)種技術(shu)都有(you)各自的(de)(de)(de)機會和問題(ti)。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓電式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)(gan)器又稱壓電加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)計(ji)。它(ta)也屬于(yu)慣性式傳感(gan)(gan)器。壓電式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)傳感(gan)(gan)器的原理是(shi)利用壓電陶(tao)瓷或石英晶(jing)體的壓電效應，在加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)計(ji)受振時，質(zhi)量塊加(jia)在壓電元件上(shang)的力也隨(sui)之變(bian)化。當(dang)被(bei)測(ce)振動頻(pin)(pin)率遠(yuan)低于(yu)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)計(ji)的固(gu)有(you)頻(pin)(pin)率時，則力的變(bian)化與被(bei)測(ce)加(jia)速(su)(su)(su)度(du)(du)成正比。

2、壓阻式

基于(yu)世界領(ling)(ling)先的MEMS硅微加(jia)工技術，壓(ya)阻式加(jia)速度傳感器(qi)具有(you)體(ti)積(ji)小、低功耗等特點，易于(yu)集成在各種模擬(ni)和數字電路中，廣泛應用于(yu)汽(qi)車碰撞實驗、測(ce)試儀器(qi)、設備(bei)振動監(jian)測(ce)等領(ling)(ling)域。

3、電容式

電(dian)容式(shi)(shi)(shi)加速度(du)(du)傳感(gan)器(qi)是基于(yu)電(dian)容原(yuan)理的極距變(bian)化型的電(dian)容傳感(gan)器(qi)。電(dian)容式(shi)(shi)(shi)加速度(du)(du)傳感(gan)器(qi)/電(dian)容式(shi)(shi)(shi)加速度(du)(du)計是對比較通用的加速度(du)(du)傳感(gan)器(qi)。在(zai)(zai)某(mou)些領域(yu)無可替代，如安(an)全氣囊，手機(ji)移動設備等。電(dian)容式(shi)(shi)(shi)加速度(du)(du)傳感(gan)器(qi)/電(dian)容式(shi)(shi)(shi)加速度(du)(du)計采(cai)用了微機(ji)電(dian)系統（MEMS）工藝，在(zai)(zai)大(da)量生產時變(bian)得(de)經濟，從而保證了較低(di)的成本(ben)。

4、伺服式

伺服式加(jia)速度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)是一種閉環測試系統(tong)，具有動態(tai)性(xing)能好、動態(tai)范圍(wei)(wei)大(da)和線(xian)性(xing)度(du)(du)好等(deng)特點。其工作(zuo)原理，傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)振動系統(tong)由"m-k”系統(tong)組成，與一般加(jia)速度(du)(du)計相同，但質量(liang)m上(shang)還接(jie)著一個(ge)電(dian)磁(ci)(ci)線(xian)圈，當基座上(shang)有加(jia)速度(du)(du)輸入時，質量(liang)塊偏離平(ping)衡(heng)位置，該位移大(da)小(xiao)由位移傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)檢(jian)測出來，經伺服放大(da)器(qi)放大(da)后轉換為(wei)電(dian)流(liu)輸出，該電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)電(dian)磁(ci)(ci)線(xian)圈，在(zai)永久磁(ci)(ci)鐵的(de)(de)磁(ci)(ci)場中(zhong)產生電(dian)磁(ci)(ci)恢復(fu)力，力圖使質量(liang)塊保持在(zai)儀表殼(ke)體中(zhong)原來的(de)(de)平(ping)衡(heng)位置上(shang)，所以伺服加(jia)速度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)閉環狀態(tai)下工作(zuo)。由于(yu)有反饋作(zuo)用(yong)，增強(qiang)了(le)抗(kang)干擾的(de)(de)能力，提高(gao)測量(liang)精度(du)(du)，擴大(da)了(le)測量(liang)范圍(wei)(wei)，伺服加(jia)速度(du)(du)測量(liang)技術廣泛地應用(yong)于(yu)慣(guan)性(xing)導(dao)(dao)航和慣(guan)性(xing)制(zhi)導(dao)(dao)系統(tong)中(zhong)，在(zai)高(gao)精度(du)(du)的(de)(de)振動測量(liang)和標定(ding)中(zhong)也(ye)有應用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加速(su)度傳(chuan)感(gan)器的(de)作用(yong)(yong)就是能(neng)夠測量加速(su)度，得出加速(su)度值。下面(mian)列舉幾(ji)種(zhong)常見的(de)加速(su)度傳(chuan)感(gan)器應用(yong)(yong)場景。

1、游戲控制

加速度傳感器可以檢(jian)測上下左(zuo)右(you)的傾角的變化，因(yin)此通過前后(hou)傾斜手持設備來實(shi)現對游戲中物體的前后(hou)左(zuo)右(you)的方向控制，就變得很簡單。

2、地震檢測

地(di)震檢波(bo)(bo)器(qi)是(shi)用(yong)于地(di)質(zhi)勘探和(he)工程測量的(de)專用(yong)傳感(gan)器(qi)，是(shi)一種將地(di)面(mian)振(zhen)動轉(zhuan)變為電信(xin)號的(de)傳感(gan)器(qi)，能把地(di)震波(bo)(bo)引起的(de)地(di)面(mian)震動轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)號，經過模(mo)/數轉(zhuan)換器(qi)轉(zhuan)換成(cheng)二進(jin)制數據(ju)、進(jin)行(xing)數據(ju)組織、存儲、運算處(chu)理。

3、車禍報警

在汽車(che)工業高速(su)發(fa)展(zhan)的現代(dai)，汽車(che)成(cheng)為了人(ren)們出行主(zhu)要的交通(tong)工具之(zhi)一，但是因交通(tong)事(shi)故(gu)的傷亡數量也十(shi)分(fen)巨大。在信息化的現代(dai)利用高科(ke)技去挽救人(ren)的生命將會是重(zhong)大研究的主(zhu)題之(zhi)一，基于加速(su)度(du)的車(che)禍報警系統(tong)(tong)正是懷著(zhu)這(zhe)種設計理念，相信這(zhe)種系統(tong)(tong)的推廣，會給(gei)汽車(che)行業帶(dai)來更多的安全。

4、計步器功能

加速(su)度傳感(gan)器可以檢(jian)測(ce)交流信(xin)號以及物(wu)體的(de)(de)(de)振動(dong)，人(ren)在走(zou)動(dong)的(de)(de)(de)時(shi)候會產(chan)生一定規律性的(de)(de)(de)振動(dong)，而(er)加速(su)度傳感(gan)器可以檢(jian)測(ce)振動(dong)的(de)(de)(de)過零點(dian)，從而(er)計算出人(ren)所走(zou)的(de)(de)(de)步(bu)或(huo)跑(pao)步(bu)所走(zou)的(de)(de)(de)步(bu)數，從而(er)計算出人(ren)所移動(dong)的(de)(de)(de)位移。并(bing)且利用一定的(de)(de)(de)公式(shi)可以計算出卡路里的(de)(de)(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)速(su)度(du)傳感(gan)器(qi)和陀螺儀(yi)(yi)通常稱為慣(guan)性(xing)傳感(gan)器(qi)，常用于(yu)各(ge)種設(she)備或終端中(zhong)實現(xian)姿態(tai)檢測(ce)(ce)，運動檢測(ce)(ce)等，也就很(hen)適合玩體感(gan)游戲的(de)人群(qun)。加(jia)速(su)度(du)傳感(gan)器(qi)利(li)用重力加(jia)速(su)度(du)，可以(yi)用于(yu)檢測(ce)(ce)設(she)備的(de)傾(qing)斜(xie)角(jiao)(jiao)度(du)，但是它(ta)會(hui)受到運動加(jia)速(su)度(du)的(de)影響(xiang)，使傾(qing)角(jiao)(jiao)測(ce)(ce)量不夠準確，所以(yi)通常需(xu)利(li)用陀螺儀(yi)(yi)和磁(ci)傳感(gan)器(qi)補(bu)償。同時(shi)磁(ci)傳感(gan)器(qi)測(ce)(ce)量方位(wei)(wei)角(jiao)(jiao)時(shi)，也是利(li)用地磁(ci)場，當系統中(zhong)電流變(bian)化或周(zhou)圍有導磁(ci)材料時(shi)，以(yi)及當設(she)備傾(qing)斜(xie)時(shi)，測(ce)(ce)量出的(de)方位(wei)(wei)角(jiao)(jiao)也不準確，這(zhe)時(shi)需(xu)要(yao)用加(jia)速(su)度(du)傳感(gan)器(qi)（傾(qing)角(jiao)(jiao)傳感(gan)器(qi)）和陀螺儀(yi)(yi)進行(xing)補(bu)償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應(ying)用(yong)于手柄振(zhen)(zhen)動和搖晃、汽車制動啟動檢(jian)測(ce)、工程測(ce)振(zhen)(zhen)、地質勘探、振(zhen)(zhen)動測(ce)試與分析(xi)以及安全保衛振(zhen)(zhen)動偵察等多種(zhong)領域。