加速傳感器的分類工作原理及在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

速度這個(gè)詞在我們的生活中可以說(shuō)是無(wú)處不在的，今天我們來(lái)了解一下加速 傳感器的工作原理，以便我們更好的使用生活中的電子設(shè)備。

加速傳感器顧名思義就是一種能夠測(cè)量出產(chǎn)品加速度的一種設(shè)備。生活中我們一般常用的主要是兩種加速度計(jì)，分別是角加速度計(jì)和線加速度計(jì)。生活中我們又將它分為四種類別，分別是壓電式加速度傳感器、壓阻式加速度傳感器、 電容 式傳感器、伺服式傳感器。

加速度傳感器有兩種：一種是角加速度傳感器，是由陀螺儀改進(jìn)過(guò)來(lái)的。另一種就是線加速度傳感器。它也可以按測(cè)量軸分為單軸、雙軸和三軸加速度傳感器。

加速度傳感器的具體應(yīng)用領(lǐng)域主要在汽車安全領(lǐng)域、游戲控制領(lǐng)域、圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)領(lǐng)域、電子 指南針 傾斜校正領(lǐng)域、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)死角的補(bǔ)償領(lǐng)域、 計(jì)步器 功能領(lǐng)域、防手抖功能領(lǐng)域、閃信功能領(lǐng)域、硬盤保護(hù)領(lǐng)域、設(shè)備或終端姿態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域、智能產(chǎn)品等幾大領(lǐng)域，涉及之廣可謂無(wú)處不在，由此可見(jiàn)，我們了解加速傳感器的工作原理的重要性。

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我們常見(jiàn)的大多數(shù)傳感器都基本上通用一個(gè)工作原理，那就是壓電效應(yīng)。我們順便對(duì)壓電效應(yīng)做一下介紹，以便讓大家更好的了解它的工作原理。壓電效應(yīng)就是指某些電介質(zhì)在遇到外來(lái)影響而變形的時(shí)候，在晶體內(nèi)部就會(huì)發(fā)生極化這種現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)在晶體的表面產(chǎn)生正負(fù)極的電荷。當(dāng)外來(lái)影響消失的時(shí)候，就又會(huì)回到不帶電的初始狀態(tài)，這就是壓電效應(yīng)。下面我們就來(lái)講講加速度傳感器所應(yīng)用的幾個(gè)常見(jiàn)領(lǐng)域。

車身安全、控制及導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用

加速度傳感器已被廣泛應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域，主要集中在車身操控、安全系統(tǒng)和導(dǎo)航，典型的應(yīng)用如汽車安全氣囊（Airbag）、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序（ESP）、電控懸掛系統(tǒng)等。

目前車身安全越來(lái)越得到人們的重視，汽車中安全氣囊的數(shù)量越來(lái)越多，相應(yīng)對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。整個(gè)氣囊控制系統(tǒng)包括車身外的沖擊傳感器（Satellite Sensor）、安置于車門、車頂，和前后座等位置的加速度傳感器（G-Sensor）、電子控制器，以及安全氣囊等。電子控制器通常為16位或32位MCU，當(dāng)車身受到撞擊時(shí)，沖擊傳感器會(huì)在幾微秒內(nèi)將信號(hào)發(fā)送至該電子控制器。

隨后電子控制器會(huì)立即根據(jù)碰撞的強(qiáng)度、乘客數(shù)量及座椅/安全帶的位置等參數(shù)，配合分布在整個(gè)車廂的傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和做出相應(yīng)評(píng)估，并在最短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)電爆驅(qū)動(dòng)器（Squib Driver）啟動(dòng)安全氣囊保證乘客的生命安全。

通常僅靠ABS和牽引控制系統(tǒng)無(wú)法滿足車輛在彎曲路段上的行車安全要求。該場(chǎng)合下電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng) （ESC） 就能夠通過(guò)修正駕駛員操作中的轉(zhuǎn)向不足或過(guò)度轉(zhuǎn)向，來(lái)控制車輛使其不偏離道路。該系統(tǒng)通過(guò)使用一個(gè)陀螺儀來(lái)測(cè)量車輛的偏航角，同時(shí)用一個(gè)低重力加速度傳感器來(lái)測(cè)量橫向加速度。將所得測(cè)量數(shù)據(jù)與通過(guò)行駛速度和車輪傾斜角兩項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，從而調(diào)整車輛轉(zhuǎn)向以防止發(fā)生側(cè)滑。

除了車身安全系統(tǒng)這類重要應(yīng)用以外，目前加速度傳感器在導(dǎo)航系統(tǒng)中的也在扮演重要角色。 其主要利于GPS衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)定位。而當(dāng)進(jìn)入衛(wèi)星信號(hào)接收不良的區(qū)域或環(huán)境中，如遂道、高樓林立、叢林地帶，就會(huì)因失去信號(hào)而喪失導(dǎo)航功能?；?a href="http://ttokpm.com/v/tag/7888/" target="_blank">MEMS技術(shù)的3軸加速度傳感器配合陀螺儀或電子羅盤等元件一起可創(chuàng)建方位推算系統(tǒng)（DR， Dead Reckoning），對(duì)GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)性應(yīng)用。

MEMS加速度傳感器在醫(yī)療可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用

隨著可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展，特別是醫(yī)療可穿戴智能設(shè)備，主要依靠的是微型化的各種MEMS陀螺儀、加速度傳感器等的運(yùn)用，用來(lái)檢測(cè)到穿戴者的身體各項(xiàng)信息。例如， MEMS傳感器在無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)中的應(yīng)用。

檢測(cè)胎兒心率是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統(tǒng)的聽(tīng)診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計(jì)數(shù)很難測(cè)量準(zhǔn)確。 此外，超聲振動(dòng)波作用于胎兒，會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生很大的不利作用盡管檢測(cè)劑量很低，也屬于有損探測(cè)范疇，不適于經(jīng)常性、重復(fù)性的檢查及家庭使用。

這時(shí)，MEMS加速度傳感器，便可以提供一種無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)方法，研制出一種簡(jiǎn)單易學(xué)、直觀準(zhǔn)確的介于胎心聽(tīng)診器和多普勒胎兒監(jiān)護(hù)儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫(yī)療輔助儀器。

通過(guò)加速度傳感器將胎兒心率轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，經(jīng)前置放大用的儀器放大器實(shí)現(xiàn)差值放大。然后進(jìn)行濾波等一系列中間信號(hào)處理，用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。通過(guò)光隔離器件輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析處理，最后輸出處理結(jié)果。

硬盤抗沖擊防護(hù)

目前由于海量數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)方面的需求，硬盤和光驅(qū)等元器件被廣泛應(yīng)用到筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)/攝相機(jī)、便攜式DVD機(jī)、PMP等設(shè)備中。便攜式設(shè)備由于其應(yīng)用場(chǎng)合的原因，經(jīng)常會(huì)意外跌落或受到碰撞，而造成對(duì)內(nèi)部元器件的巨大沖擊。

為了使設(shè)備以及其中數(shù)據(jù)免受損傷，越來(lái)越多的用戶對(duì)便攜式設(shè)備的抗沖擊能力提出要求。

一般便攜式產(chǎn)品的跌落高度為1.2~1.3米，其在撞擊大理石質(zhì)地面時(shí)會(huì)受到約50KG的沖擊力，硬盤等高速旋轉(zhuǎn)的器件卻在此類沖擊下顯得十分脆弱。

如果在硬盤中內(nèi)置3軸加速度傳感器，當(dāng)?shù)浒l(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到加速的突然變化，并執(zhí)行相應(yīng)的自我保護(hù)操作，如關(guān)閉抗震性能差的電子或機(jī)械器件，讓磁頭復(fù)位，以減少硬盤的受損程度。