一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加(jia)速(su)度傳感器是(shi)根據壓(ya)電(dian)效應的(de)原(yuan)理來工作的(de)。所謂的(de)壓(ya)電(dian)效應就是(shi)"對于不存在(zai)對稱中心(xin)的(de)異極晶體加(jia)在(zai)晶體上的(de)外(wai)力除了使(shi)(shi)晶體發(fa)生形變以外(wai)，還將改變晶體的(de)極化狀態，在(zai)晶體內部(bu)建(jian)立電(dian)場(chang)，這種由(you)于機(ji)械力作用使(shi)(shi)介質發(fa)生極化的(de)現(xian)象(xiang)稱為(wei)正壓(ya)電(dian)效應"。

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一般加(jia)速(su)(su)度傳(chuan)感器就(jiu)是利用了其(qi)內部(bu)的(de)由于加(jia)速(su)(su)度造成(cheng)的(de)晶(jing)體變形這(zhe)個特性。由于這(zhe)個變形會產(chan)生電(dian)(dian)壓(ya)，只要計算出產(chan)生電(dian)(dian)壓(ya)和所(suo)施加(jia)的(de)加(jia)速(su)(su)度之間的(de)關(guan)系，就(jiu)可(ke)以(yi)將加(jia)速(su)(su)度轉化成(cheng)電(dian)(dian)壓(ya)輸(shu)出。當然(ran)，還有很多其(qi)它方法來制(zhi)作加(jia)速(su)(su)度傳(chuan)感器，比如壓(ya)阻(zu)技術(shu)，電(dian)(dian)容效應(ying)，熱氣泡效應(ying)，光效應(ying)，但是其(qi)最基(ji)本的(de)原理都(dou)是由于加(jia)速(su)(su)度產(chan)生某個介質產(chan)生變形，通過測(ce)量其(qi)變形量并(bing)用相關(guan)電(dian)(dian)路轉化成(cheng)電(dian)(dian)壓(ya)輸(shu)出。每(mei)種技術(shu)都(dou)有各自的(de)機(ji)會和問題(ti)。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳感器(qi)又稱壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)計。它也屬于慣性式傳感器(qi)。壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)式加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳感器(qi)的原理是利用壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)陶瓷(ci)或石英(ying)晶體的壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)效應(ying)，在加(jia)速(su)(su)度(du)(du)計受(shou)振(zhen)時，質(zhi)量(liang)塊加(jia)在壓(ya)(ya)(ya)(ya)電(dian)(dian)元件(jian)上的力也隨之變化。當被測(ce)振(zhen)動頻(pin)率遠低于加(jia)速(su)(su)度(du)(du)計的固有頻(pin)率時，則力的變化與(yu)被測(ce)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)成正比。

2、壓阻式

基于(yu)世界領先(xian)的MEMS硅微(wei)加工技(ji)術(shu)，壓(ya)阻式加速度傳感器具有體積小、低功(gong)耗等特點，易(yi)于(yu)集(ji)成(cheng)在各種模擬和數字(zi)電路中，廣(guang)泛(fan)應用于(yu)汽(qi)車(che)碰撞(zhuang)實驗、測試儀(yi)器、設備振動監(jian)測等領域。

3、電容式

電(dian)(dian)(dian)容(rong)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器是基于電(dian)(dian)(dian)容(rong)原理的(de)極(ji)距變化型(xing)的(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)傳(chuan)(chuan)感器。電(dian)(dian)(dian)容(rong)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器/電(dian)(dian)(dian)容(rong)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)計是對比較通用(yong)的(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器。在某些領域無可替(ti)代，如安全氣囊，手(shou)機移動設備等(deng)。電(dian)(dian)(dian)容(rong)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)(chuan)感器/電(dian)(dian)(dian)容(rong)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)度(du)(du)(du)計采用(yong)了微機電(dian)(dian)(dian)系(xi)統（MEMS）工藝，在大量生產時變得經濟，從而保證(zheng)了較低(di)的(de)成本。

4、伺服式

伺(si)(si)服(fu)(fu)式加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器是一(yi)種(zhong)閉(bi)環測試(shi)系統(tong)(tong)，具有(you)動態(tai)(tai)性能好、動態(tai)(tai)范圍(wei)大(da)和(he)(he)線(xian)性度(du)好等(deng)特點。其工作原(yuan)理(li)，傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器的振動系統(tong)(tong)由"m-k”系統(tong)(tong)組(zu)成，與一(yi)般加(jia)速(su)度(du)計相(xiang)同，但質量(liang)m上還接(jie)著一(yi)個電(dian)磁線(xian)圈，當(dang)基座上有(you)加(jia)速(su)度(du)輸(shu)入時，質量(liang)塊偏離平衡位(wei)置，該(gai)位(wei)移大(da)小由位(wei)移傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器檢測出來，經伺(si)(si)服(fu)(fu)放大(da)器放大(da)后轉換為電(dian)流(liu)輸(shu)出，該(gai)電(dian)流(liu)流(liu)過電(dian)磁線(xian)圈，在(zai)永久磁鐵的磁場中(zhong)產生電(dian)磁恢(hui)復力，力圖使質量(liang)塊保持在(zai)儀表殼體中(zhong)原(yuan)來的平衡位(wei)置上，所以伺(si)(si)服(fu)(fu)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器在(zai)閉(bi)環狀態(tai)(tai)下工作。由于(yu)有(you)反饋作用(yong)，增(zeng)強(qiang)了抗干擾的能力，提高(gao)測量(liang)精(jing)度(du)，擴(kuo)大(da)了測量(liang)范圍(wei)，伺(si)(si)服(fu)(fu)加(jia)速(su)度(du)測量(liang)技術廣(guang)泛(fan)地應(ying)用(yong)于(yu)慣性導(dao)航和(he)(he)慣性制導(dao)系統(tong)(tong)中(zhong)，在(zai)高(gao)精(jing)度(du)的振動測量(liang)和(he)(he)標定中(zhong)也(ye)有(you)應(ying)用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)速度(du)(du)傳感(gan)器的(de)作用就是(shi)能(neng)夠測量加(jia)速度(du)(du)，得(de)出加(jia)速度(du)(du)值。下(xia)面列舉幾種(zhong)常見的(de)加(jia)速度(du)(du)傳感(gan)器應用場景(jing)。

1、游戲控制

加速度(du)傳感器可以檢(jian)測上下左右的傾角的變(bian)化，因此通(tong)過(guo)前后傾斜(xie)手持設備來(lai)實(shi)現對(dui)游(you)戲中物體(ti)的前后左右的方向控制，就變(bian)得很簡單。

2、地震檢測

地震檢(jian)波器(qi)是用于地質勘探和工程測(ce)量的專用傳感器(qi)，是一種將地面(mian)振(zhen)動轉變為電(dian)信號的傳感器(qi)，能把(ba)地震波引起的地面(mian)震動轉換(huan)成電(dian)信號，經過模/數轉換(huan)器(qi)轉換(huan)成二進制數據、進行(xing)數據組織(zhi)、存儲、運算處理。

3、車禍報警

在(zai)汽車工業高(gao)速(su)(su)發展(zhan)的(de)現代，汽車成(cheng)為了人(ren)們(men)出(chu)行主要(yao)的(de)交通(tong)工具之一，但(dan)是(shi)因交通(tong)事故的(de)傷亡數量也十分(fen)巨大。在(zai)信(xin)息化的(de)現代利用高(gao)科技(ji)去挽救人(ren)的(de)生(sheng)命將會(hui)是(shi)重大研究(jiu)的(de)主題之一，基于加速(su)(su)度的(de)車禍(huo)報(bao)警系統(tong)正是(shi)懷著(zhu)這(zhe)種設計理念，相(xiang)信(xin)這(zhe)種系統(tong)的(de)推廣，會(hui)給(gei)汽車行業帶(dai)來更多(duo)的(de)安全。

4、計步器功能

加(jia)(jia)速度(du)傳感器(qi)可以檢測交(jiao)流信號以及物(wu)體的(de)(de)振(zhen)動，人(ren)在(zai)走(zou)動的(de)(de)時候(hou)會產(chan)生一(yi)定規律(lv)性的(de)(de)振(zhen)動，而加(jia)(jia)速度(du)傳感器(qi)可以檢測振(zhen)動的(de)(de)過零點(dian)，從而計算(suan)出(chu)人(ren)所走(zou)的(de)(de)步(bu)或跑(pao)步(bu)所走(zou)的(de)(de)步(bu)數，從而計算(suan)出(chu)人(ren)所移動的(de)(de)位(wei)移。并且(qie)利用(yong)一(yi)定的(de)(de)公(gong)式可以計算(suan)出(chu)卡(ka)路里的(de)(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)和(he)陀(tuo)(tuo)螺儀通(tong)常稱為慣(guan)性(xing)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)，常用于各種(zhong)設(she)備(bei)或終端中(zhong)實現姿態檢(jian)測(ce)，運動檢(jian)測(ce)等，也(ye)就很適合玩體(ti)感(gan)(gan)(gan)(gan)游戲的(de)人群(qun)。加(jia)(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)利(li)(li)用重力加(jia)(jia)速(su)度，可(ke)以(yi)用于檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)的(de)傾斜角(jiao)度，但(dan)是它會受到運動加(jia)(jia)速(su)度的(de)影(ying)響，使(shi)傾角(jiao)測(ce)量(liang)不(bu)夠準確，所以(yi)通(tong)常需利(li)(li)用陀(tuo)(tuo)螺儀和(he)磁傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)補償。同時(shi)(shi)磁傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)測(ce)量(liang)方位角(jiao)時(shi)(shi)，也(ye)是利(li)(li)用地磁場(chang)，當(dang)系(xi)統中(zhong)電流變化或周圍有導磁材(cai)料時(shi)(shi)，以(yi)及(ji)當(dang)設(she)備(bei)傾斜時(shi)(shi)，測(ce)量(liang)出的(de)方位角(jiao)也(ye)不(bu)準確，這時(shi)(shi)需要用加(jia)(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)（傾角(jiao)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)）和(he)陀(tuo)(tuo)螺儀進行補償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應(ying)用于手柄振動(dong)和搖晃、汽(qi)車制(zhi)動(dong)啟(qi)動(dong)檢測、工程測振、地質勘探、振動(dong)測試與(yu)分(fen)析以及(ji)安(an)全保(bao)衛振動(dong)偵察等多種領域。