一、加速度傳感器的工作原理是什么

多(duo)數加速度傳感器是根據壓(ya)電效應(ying)的(de)(de)(de)原理(li)來(lai)工作(zuo)的(de)(de)(de)。所謂的(de)(de)(de)壓(ya)電效應(ying)就(jiu)是"對于不存在對稱中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)異極(ji)晶(jing)(jing)(jing)體加在晶(jing)(jing)(jing)體上的(de)(de)(de)外(wai)力除了使晶(jing)(jing)(jing)體發生(sheng)形變(bian)以外(wai)，還將改變(bian)晶(jing)(jing)(jing)體的(de)(de)(de)極(ji)化(hua)狀態，在晶(jing)(jing)(jing)體內部(bu)建立電場，這種由于機械力作(zuo)用使介質發生(sheng)極(ji)化(hua)的(de)(de)(de)現象稱為正壓(ya)電效應(ying)"。

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一般(ban)加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)就(jiu)是(shi)(shi)利用了其(qi)內部的(de)(de)由(you)于(yu)加(jia)速度(du)造成(cheng)的(de)(de)晶體變(bian)形這個特(te)性。由(you)于(yu)這個變(bian)形會產生電壓(ya)，只要計算(suan)出產生電壓(ya)和所施加(jia)的(de)(de)加(jia)速度(du)之間的(de)(de)關系，就(jiu)可以將(jiang)加(jia)速度(du)轉化成(cheng)電壓(ya)輸出。當然，還(huan)有很多其(qi)它方法來制(zhi)作加(jia)速度(du)傳(chuan)感器(qi)，比(bi)如(ru)壓(ya)阻技(ji)術(shu)，電容效應(ying)，熱氣(qi)泡效應(ying)，光(guang)效應(ying)，但(dan)是(shi)(shi)其(qi)最基本的(de)(de)原理都是(shi)(shi)由(you)于(yu)加(jia)速度(du)產生某(mou)個介質產生變(bian)形，通過測(ce)量(liang)其(qi)變(bian)形量(liang)并用相關電路轉化成(cheng)電壓(ya)輸出。每種(zhong)技(ji)術(shu)都有各自的(de)(de)機會和問題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓(ya)電(dian)式加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)又稱壓(ya)電(dian)加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)計。它(ta)也屬于慣性式傳(chuan)感(gan)器(qi)。壓(ya)電(dian)式加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)(de)原(yuan)理是(shi)利用壓(ya)電(dian)陶(tao)瓷或石(shi)英晶體的(de)(de)壓(ya)電(dian)效應，在加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)計受(shou)振(zhen)時，質量塊加(jia)(jia)在壓(ya)電(dian)元(yuan)件上(shang)的(de)(de)力也隨之變化。當被測(ce)振(zhen)動頻(pin)率遠(yuan)低于加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)計的(de)(de)固有(you)頻(pin)率時，則(ze)力的(de)(de)變化與(yu)被測(ce)加(jia)(jia)速(su)度(du)(du)(du)成正比。

2、壓阻式

基(ji)于世界(jie)領(ling)先的MEMS硅微加工(gong)技術(shu)，壓阻式(shi)加速度(du)傳感器(qi)具有體積小(xiao)、低(di)功耗等特(te)點，易(yi)于集成在各種模(mo)擬和(he)數字電路(lu)中，廣泛應用(yong)于汽車碰撞實驗、測(ce)試(shi)儀器(qi)、設(she)備振動監(jian)測(ce)等領(ling)域。

3、電容式

電(dian)(dian)容(rong)(rong)式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器(qi)是基于電(dian)(dian)容(rong)(rong)原理的極距變(bian)化(hua)型的電(dian)(dian)容(rong)(rong)傳感器(qi)。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)計(ji)是對比(bi)較(jiao)通用(yong)的加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器(qi)。在(zai)某些(xie)領(ling)域無可(ke)替(ti)代，如(ru)安全氣(qi)囊(nang)，手機移動設備等。電(dian)(dian)容(rong)(rong)式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)傳感器(qi)/電(dian)(dian)容(rong)(rong)式加(jia)速(su)(su)(su)度(du)計(ji)采用(yong)了(le)微機電(dian)(dian)系統（MEMS）工藝(yi)，在(zai)大量生(sheng)產時變(bian)得(de)經濟，從而保證了(le)較(jiao)低(di)的成(cheng)本。

4、伺服式

伺(si)服(fu)式加(jia)(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感器(qi)(qi)是一種閉(bi)環測(ce)試系(xi)統(tong)(tong)，具(ju)有(you)動(dong)態(tai)性能好(hao)、動(dong)態(tai)范(fan)圍(wei)大(da)和(he)線性度(du)好(hao)等特點(dian)。其(qi)工作原(yuan)理，傳(chuan)感器(qi)(qi)的振(zhen)動(dong)系(xi)統(tong)(tong)由(you)"m-k”系(xi)統(tong)(tong)組成，與一般(ban)加(jia)(jia)速(su)度(du)計相同，但(dan)質量m上還接著一個(ge)電(dian)磁線圈，當基座上有(you)加(jia)(jia)速(su)度(du)輸入時，質量塊偏(pian)離(li)平(ping)衡位(wei)(wei)置，該位(wei)(wei)移大(da)小(xiao)由(you)位(wei)(wei)移傳(chuan)感器(qi)(qi)檢(jian)測(ce)出來，經(jing)伺(si)服(fu)放大(da)器(qi)(qi)放大(da)后轉換為電(dian)流輸出，該電(dian)流流過電(dian)磁線圈，在(zai)永久(jiu)磁鐵的磁場(chang)中(zhong)產(chan)生電(dian)磁恢復力(li)，力(li)圖使質量塊保持在(zai)儀(yi)表殼體中(zhong)原(yuan)來的平(ping)衡位(wei)(wei)置上，所以伺(si)服(fu)加(jia)(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感器(qi)(qi)在(zai)閉(bi)環狀態(tai)下工作。由(you)于有(you)反饋作用，增強了抗干擾的能力(li)，提(ti)高(gao)測(ce)量精度(du)，擴(kuo)大(da)了測(ce)量范(fan)圍(wei)，伺(si)服(fu)加(jia)(jia)速(su)度(du)測(ce)量技術廣泛地應(ying)用于慣(guan)性導航和(he)慣(guan)性制導系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)，在(zai)高(gao)精度(du)的振(zhen)動(dong)測(ce)量和(he)標定中(zhong)也(ye)有(you)應(ying)用。

三、加速度傳感器的作用

加(jia)(jia)(jia)速度傳感器的(de)作(zuo)用就是能夠測(ce)量加(jia)(jia)(jia)速度，得出加(jia)(jia)(jia)速度值。下面(mian)列舉幾種常(chang)見的(de)加(jia)(jia)(jia)速度傳感器應用場景。

1、游戲控制

加速度傳(chuan)感器可(ke)以檢測上(shang)下左(zuo)右的(de)傾(qing)角的(de)變化，因此通過前后傾(qing)斜手(shou)持設備(bei)來實現對(dui)游戲中(zhong)物體(ti)的(de)前后左(zuo)右的(de)方向控(kong)制(zhi)，就變得(de)很簡(jian)單。

2、地震檢測

地(di)震檢(jian)波(bo)器(qi)是用(yong)于地(di)質勘探和工程測(ce)量(liang)的專用(yong)傳感(gan)器(qi)，是一(yi)種將地(di)面振動轉(zhuan)變為電信(xin)號的傳感(gan)器(qi)，能把地(di)震波(bo)引起的地(di)面震動轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)號，經過模/數(shu)轉(zhuan)換器(qi)轉(zhuan)換成(cheng)二進(jin)(jin)制數(shu)據、進(jin)(jin)行數(shu)據組織、存(cun)儲、運算處理。

3、車禍報警

在汽(qi)車(che)工業高(gao)速(su)發展的(de)現(xian)代，汽(qi)車(che)成為了人(ren)們(men)出行主(zhu)要的(de)交通工具之(zhi)一，但(dan)是(shi)因(yin)交通事故的(de)傷亡(wang)數(shu)量也十(shi)分巨(ju)大(da)。在信(xin)息化的(de)現(xian)代利用高(gao)科技去挽救(jiu)人(ren)的(de)生命(ming)將會是(shi)重大(da)研究的(de)主(zhu)題之(zhi)一，基于加速(su)度的(de)車(che)禍(huo)報警系統正是(shi)懷(huai)著這(zhe)種(zhong)設計理(li)念，相信(xin)這(zhe)種(zhong)系統的(de)推廣，會給汽(qi)車(che)行業帶(dai)來更多的(de)安全。

4、計步器功能

加(jia)速度傳感器可以(yi)(yi)檢(jian)測(ce)交流信號以(yi)(yi)及物(wu)體的(de)振(zhen)動(dong)(dong)，人在走(zou)動(dong)(dong)的(de)時候會產(chan)生一定(ding)規律性的(de)振(zhen)動(dong)(dong)，而加(jia)速度傳感器可以(yi)(yi)檢(jian)測(ce)振(zhen)動(dong)(dong)的(de)過零點，從(cong)而計算(suan)(suan)出人所(suo)走(zou)的(de)步(bu)或跑步(bu)所(suo)走(zou)的(de)步(bu)數，從(cong)而計算(suan)(suan)出人所(suo)移動(dong)(dong)的(de)位移。并(bing)且利用一定(ding)的(de)公(gong)式可以(yi)(yi)計算(suan)(suan)出卡路(lu)里的(de)消(xiao)耗(hao)。

5、設備或終端姿態檢測

加(jia)速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)器和陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)通(tong)常(chang)(chang)稱為慣(guan)性(xing)傳(chuan)感(gan)器，常(chang)(chang)用于各種設備或終(zhong)端中實(shi)現姿態(tai)檢測(ce)(ce)(ce)，運(yun)動檢測(ce)(ce)(ce)等，也就很適合玩(wan)體感(gan)游戲的(de)人群。加(jia)速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)器利用重力加(jia)速(su)度(du)(du)(du)，可(ke)以(yi)用于檢測(ce)(ce)(ce)設備的(de)傾斜(xie)角(jiao)度(du)(du)(du)，但是它會受(shou)到運(yun)動加(jia)速(su)度(du)(du)(du)的(de)影響(xiang)，使傾角(jiao)測(ce)(ce)(ce)量不夠準(zhun)(zhun)確(que)，所以(yi)通(tong)常(chang)(chang)需利用陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)和磁傳(chuan)感(gan)器補(bu)償。同時(shi)磁傳(chuan)感(gan)器測(ce)(ce)(ce)量方(fang)位(wei)(wei)角(jiao)時(shi)，也是利用地磁場，當(dang)系統中電流變(bian)化或周圍有(you)導(dao)磁材料時(shi)，以(yi)及當(dang)設備傾斜(xie)時(shi)，測(ce)(ce)(ce)量出的(de)方(fang)位(wei)(wei)角(jiao)也不準(zhun)(zhun)確(que)，這(zhe)時(shi)需要用加(jia)速(su)度(du)(du)(du)傳(chuan)感(gan)器（傾角(jiao)傳(chuan)感(gan)器）和陀(tuo)螺(luo)(luo)儀(yi)(yi)進(jin)行補(bu)償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛(fan)應用于手柄振動(dong)和搖晃(huang)、汽車制動(dong)啟動(dong)檢(jian)測(ce)、工程(cheng)測(ce)振、地質勘探、振動(dong)測(ce)試(shi)與分(fen)析以及安全保衛振動(dong)偵(zhen)察等多(duo)種領域。