一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數加速度傳感器是根(gen)據(ju)壓(ya)電效(xiao)應的原理來工作(zuo)的。所謂(wei)的壓(ya)電效(xiao)應就是"對于(yu)不存在(zai)(zai)對稱中心的異(yi)極晶(jing)(jing)體(ti)(ti)加在(zai)(zai)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)上的外(wai)力除了使晶(jing)(jing)體(ti)(ti)發生形變(bian)以(yi)外(wai)，還將改(gai)變(bian)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)的極化狀(zhuang)態，在(zai)(zai)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)內(nei)部建立電場，這種由于(yu)機械力作(zuo)用使介質發生極化的現(xian)象稱為正壓(ya)電效(xiao)應"。

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一般加(jia)速(su)度(du)傳感器(qi)就(jiu)是(shi)(shi)利用了(le)其(qi)(qi)內(nei)部的(de)(de)由(you)于(yu)(yu)加(jia)速(su)度(du)造成的(de)(de)晶體變(bian)形(xing)這個特性。由(you)于(yu)(yu)這個變(bian)形(xing)會(hui)(hui)產(chan)(chan)生電壓(ya)(ya)，只要(yao)計算出(chu)產(chan)(chan)生電壓(ya)(ya)和(he)所施加(jia)的(de)(de)加(jia)速(su)度(du)之間(jian)的(de)(de)關系，就(jiu)可(ke)以將加(jia)速(su)度(du)轉(zhuan)化成電壓(ya)(ya)輸(shu)出(chu)。當然(ran)，還有(you)很多(duo)其(qi)(qi)它方法來制(zhi)作(zuo)加(jia)速(su)度(du)傳感器(qi)，比如(ru)壓(ya)(ya)阻技(ji)術，電容效(xiao)應，熱氣泡效(xiao)應，光(guang)效(xiao)應，但(dan)是(shi)(shi)其(qi)(qi)最基本的(de)(de)原(yuan)理(li)都是(shi)(shi)由(you)于(yu)(yu)加(jia)速(su)度(du)產(chan)(chan)生某個介(jie)質(zhi)產(chan)(chan)生變(bian)形(xing)，通過測量其(qi)(qi)變(bian)形(xing)量并用相(xiang)關電路轉(zhuan)化成電壓(ya)(ya)輸(shu)出(chu)。每種技(ji)術都有(you)各自的(de)(de)機(ji)會(hui)(hui)和(he)問題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓電(dian)(dian)(dian)(dian)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)傳感(gan)器又(you)稱壓電(dian)(dian)(dian)(dian)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)計。它也(ye)屬于慣性式(shi)傳感(gan)器。壓電(dian)(dian)(dian)(dian)式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)傳感(gan)器的(de)原理是利用(yong)壓電(dian)(dian)(dian)(dian)陶(tao)瓷或石英晶體的(de)壓電(dian)(dian)(dian)(dian)效應，在加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)計受振時，質(zhi)量(liang)塊加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)在壓電(dian)(dian)(dian)(dian)元件上的(de)力也(ye)隨之變(bian)化。當(dang)被測振動頻(pin)率(lv)遠(yuan)低于加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)計的(de)固有(you)頻(pin)率(lv)時，則(ze)力的(de)變(bian)化與被測加(jia)(jia)(jia)(jia)(jia)速度(du)成正比。

2、壓阻式

基于(yu)(yu)世界領先的MEMS硅微加(jia)(jia)工技術(shu)，壓(ya)阻式加(jia)(jia)速(su)度傳(chuan)感器具有體(ti)積小、低功耗等(deng)特點，易于(yu)(yu)集(ji)成在各種(zhong)模擬和數字電路中，廣泛應用(yong)于(yu)(yu)汽車碰撞實驗、測(ce)試儀器、設備(bei)振動監測(ce)等(deng)領域。

3、電容式

電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)(shi)加(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感器(qi)是基(ji)于(yu)電(dian)(dian)容(rong)(rong)原理的極距變化型的電(dian)(dian)容(rong)(rong)傳(chuan)(chuan)感器(qi)。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)(shi)加(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感器(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)(shi)加(jia)速(su)度計是對(dui)比較通用的加(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感器(qi)。在(zai)某些領域(yu)無可替代，如安全氣囊，手(shou)機移動設備等(deng)。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)(shi)加(jia)速(su)度傳(chuan)(chuan)感器(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式(shi)(shi)加(jia)速(su)度計采用了微機電(dian)(dian)系統(tong)（MEMS）工藝(yi)，在(zai)大量(liang)生產(chan)時變得經濟，從而保證了較低(di)的成本。

4、伺服式

伺(si)服(fu)式加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)種(zhong)閉(bi)(bi)環測(ce)試系統(tong)，具有(you)動(dong)態性能好、動(dong)態范(fan)圍(wei)大(da)和線(xian)性度(du)(du)好等特點。其工作原理，傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)振(zhen)動(dong)系統(tong)由"m-k”系統(tong)組成，與一(yi)般加(jia)速(su)(su)度(du)(du)計相同，但(dan)質量(liang)(liang)m上還接著一(yi)個電磁(ci)線(xian)圈，當基座上有(you)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)輸入時(shi)，質量(liang)(liang)塊偏離平衡位置，該位移大(da)小由位移傳(chuan)感(gan)器(qi)檢測(ce)出來，經伺(si)服(fu)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)后(hou)轉(zhuan)換為(wei)電流(liu)輸出，該電流(liu)流(liu)過電磁(ci)線(xian)圈，在(zai)永久磁(ci)鐵(tie)的(de)磁(ci)場中(zhong)產生電磁(ci)恢復(fu)力(li)，力(li)圖使質量(liang)(liang)塊保持在(zai)儀表殼體(ti)中(zhong)原來的(de)平衡位置上，所(suo)以伺(si)服(fu)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)閉(bi)(bi)環狀態下工作。由于有(you)反饋(kui)作用(yong)，增強(qiang)了抗干擾的(de)能力(li)，提高(gao)(gao)測(ce)量(liang)(liang)精度(du)(du)，擴大(da)了測(ce)量(liang)(liang)范(fan)圍(wei)，伺(si)服(fu)加(jia)速(su)(su)度(du)(du)測(ce)量(liang)(liang)技術廣泛(fan)地應用(yong)于慣性導航和慣性制導系統(tong)中(zhong)，在(zai)高(gao)(gao)精度(du)(du)的(de)振(zhen)動(dong)測(ce)量(liang)(liang)和標定中(zhong)也有(you)應用(yong)。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)(jia)速度(du)傳感器(qi)的作用就是能夠測量加(jia)(jia)速度(du)，得出加(jia)(jia)速度(du)值。下面(mian)列舉(ju)幾(ji)種(zhong)常見的加(jia)(jia)速度(du)傳感器(qi)應用場(chang)景。

1、游戲控制

加速度(du)傳(chuan)感器可(ke)以(yi)檢(jian)測上下左右的傾角的變化，因此通過前后(hou)傾斜手持(chi)設備來實現對游戲(xi)中物(wu)體(ti)的前后(hou)左右的方向控(kong)制，就變得很(hen)簡(jian)單(dan)。

2、地震檢測

地(di)震(zhen)檢波(bo)器(qi)是用(yong)于地(di)質勘探和工(gong)程測量的(de)專用(yong)傳感器(qi)，是一(yi)種將地(di)面振動(dong)轉變為電信號(hao)的(de)傳感器(qi)，能(neng)把地(di)震(zhen)波(bo)引起的(de)地(di)面震(zhen)動(dong)轉換成電信號(hao)，經(jing)過模/數轉換器(qi)轉換成二(er)進制數據(ju)、進行數據(ju)組織、存(cun)儲、運算處(chu)理(li)。

3、車禍報警

在汽(qi)車(che)工業高速發展(zhan)的(de)現代(dai)，汽(qi)車(che)成(cheng)為了人們出行(xing)主(zhu)(zhu)要的(de)交通(tong)工具之一，但是(shi)因交通(tong)事故的(de)傷(shang)亡數量也(ye)十分巨(ju)大。在信息化的(de)現代(dai)利用高科技去挽(wan)救人的(de)生(sheng)命將會(hui)是(shi)重大研(yan)究(jiu)的(de)主(zhu)(zhu)題之一，基于加速度的(de)車(che)禍(huo)報(bao)警系(xi)統(tong)(tong)正是(shi)懷(huai)著這種設計理念，相信這種系(xi)統(tong)(tong)的(de)推廣，會(hui)給汽(qi)車(che)行(xing)業帶來(lai)更多的(de)安全。

4、計步器功能

加(jia)(jia)速度傳(chuan)感(gan)器可以檢測(ce)交流信(xin)號以及(ji)物體的(de)(de)振(zhen)動(dong)，人(ren)在走動(dong)的(de)(de)時(shi)候會產(chan)生一(yi)定(ding)規律性的(de)(de)振(zhen)動(dong)，而加(jia)(jia)速度傳(chuan)感(gan)器可以檢測(ce)振(zhen)動(dong)的(de)(de)過零點，從而計算(suan)出人(ren)所(suo)走的(de)(de)步(bu)或(huo)跑步(bu)所(suo)走的(de)(de)步(bu)數，從而計算(suan)出人(ren)所(suo)移動(dong)的(de)(de)位移。并且利用一(yi)定(ding)的(de)(de)公式可以計算(suan)出卡路里的(de)(de)消耗。

5、設備或終端姿態檢測

加速(su)度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)和陀螺儀(yi)通常(chang)稱(cheng)為慣性傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)，常(chang)用(yong)于各種設(she)備(bei)或終端中(zhong)實現(xian)姿(zi)態檢(jian)測(ce)(ce)，運(yun)(yun)動檢(jian)測(ce)(ce)等，也(ye)就很適(shi)合(he)玩體感(gan)(gan)(gan)游戲的(de)人(ren)群。加速(su)度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)利用(yong)重力加速(su)度(du)(du)，可以(yi)用(yong)于檢(jian)測(ce)(ce)設(she)備(bei)的(de)傾(qing)(qing)斜角(jiao)度(du)(du)，但是它(ta)會受到運(yun)(yun)動加速(su)度(du)(du)的(de)影響，使傾(qing)(qing)角(jiao)測(ce)(ce)量不夠準(zhun)確(que)，所以(yi)通常(chang)需利用(yong)陀螺儀(yi)和磁(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)補(bu)償。同時磁(ci)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)測(ce)(ce)量方位(wei)角(jiao)時，也(ye)是利用(yong)地(di)磁(ci)場，當系統中(zhong)電(dian)流變化或周圍(wei)有導磁(ci)材料時，以(yi)及當設(she)備(bei)傾(qing)(qing)斜時，測(ce)(ce)量出的(de)方位(wei)角(jiao)也(ye)不準(zhun)確(que)，這時需要用(yong)加速(su)度(du)(du)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)（傾(qing)(qing)角(jiao)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)）和陀螺儀(yi)進(jin)行(xing)補(bu)償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛(fan)應用于(yu)手柄振(zhen)動和搖晃、汽車制(zhi)動啟動檢(jian)測、工程測振(zhen)、地質勘探、振(zhen)動測試與分析以及安全保(bao)衛(wei)振(zhen)動偵察等(deng)多(duo)種領域。