加速度傳感器的動作原理解析

1. 加速度傳感器的動作原理

首先介紹「加速度傳感器」本身的動作原理。

名符其實(shí)，加速度傳感器是以測量加速度（速度的變化）為目的的傳感器。加速度傳感器分為很多種，可測量振動、傾斜、沖擊等的加速度。從我們身邊的物品來看，汽車的安全氣囊、智能手機(jī)、觸摸屏等均用到了加速度傳感器。

「靜電容量式加速度傳感器」即為加速度傳感器的一種方式。靜電容量式加速度傳感器是對內(nèi)部的錘動作所產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測（測量）。為此，由以下幾部分構(gòu)成：使用玻璃錘和硅錘等的傳感器部分、可動電極（請將其當(dāng)作可動元件來考慮、固定電極（請將其當(dāng)做固定元件來考慮）。一旦施加加速度，傳感器部的錘將會動作，可動電極與固定電極之間的靜電容量將會發(fā)生變化。將這一變化轉(zhuǎn)換為電壓后進(jìn)行輸出。

傳感器的輸出電壓會因溫度變化而產(chǎn)生誤差，因此為將誤差控制在最小程度，組裝有溫度補(bǔ)償回路（該回路使其接近本來的電氣信號）。

2. 偏移電壓與滿量程

下面介紹用語「偏移電壓」與「FS（滿量程）」。請看圖1。

「滿量程」是指相對于可檢測的加速度，可輸出的全范圍的電壓。圖1表示GS1、GS2的傳感器的檢測范圍與輸出電壓。如圖所示，滿量程為4.5V。

「偏移電壓」是指＋輸入端子與－輸入端子均為0V時(shí)，即檢測加速度處于0g狀態(tài)時(shí)所輸出的電壓。例如，如圖1所示，GS1、GS2偏移電壓約為2.5V。但是，如上文所述，實(shí)際上因溫度變化等，電壓還會產(chǎn)生誤差。

相對于滿量程，誤差占多少比例，用「％FS（百分比滿量程）」單位來表示這一數(shù)值。例如，圖1中作為示例標(biāo)記為「±5%FS」，因此，相對于4.5V，可求出5%=4.5×0.05≒0.2，即±0.2V。換而言之，輸出電壓中可能會存在0.2V的誤差。

「％FS」所表示的輸出電壓的最大波動數(shù)值即為傳感器本身的精度，因此請牢記。誤差越小越理想。

3. 加速度傳感器的非直線性

下面介紹「非直線性」。如圖2所示，輸入的加速度與輸出値的關(guān)系（輸出特性）呈直線是最理想的。

非直線性是指這一理想關(guān)系與實(shí)際數(shù)值之間的偏差，以±%FS為基準(zhǔn)作出規(guī)定。但是，由于加速度傳感器的非直線性極小，因此實(shí)際上無需太過在意。

輸出特性呈曲線，連接＋2g與－2g的直線輸出所產(chǎn)生的最大誤差即為非直線性。該數(shù)值越小越接近于直線。

4. 開啟時(shí)間

「開啟時(shí)間」是指接通電源后，在元件變?yōu)镺N狀態(tài)之前所需耗費(fèi)的時(shí)間。圖3即是用圖表形式來表示到達(dá)最終輸出的99％之前所需要的時(shí)間。