加速度傳感器的應(yīng)用

加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對(duì)質(zhì)量塊所受慣性力的測(cè)量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。

應(yīng)用

通過測(cè)量由于重力引起的加速度，你可以計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。通過分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。但是剛開始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測(cè)量?jī)A角和加速度好像不是很有用。但是工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息

加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對(duì)于飛行類的機(jī)器人來說，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機(jī)器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來回答所有上述問題。

加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。加速度傳感器可以測(cè)量牽引力產(chǎn)生的加速度。

加速度傳感器應(yīng)用于地震檢波器設(shè)計(jì)

地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測(cè)量的專用傳感器，是一種將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器，能把地震波引起的地面震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理。加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備，典型應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、步程計(jì)和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等。

加速度傳感器技術(shù)應(yīng)用于車禍報(bào)警

在汽車工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代，汽車成為了人們出行主要的交通工具之一，但是因交通事故的傷亡數(shù)量也十分巨大。在信息化的現(xiàn)代利用高科技去挽救人的生命將會(huì)是重大研究的主題之一，基于加速度的車禍報(bào)警系統(tǒng)正是懷著這種設(shè)計(jì)理念，相信這種系統(tǒng)的推廣，會(huì)給汽車行業(yè)帶來更多的安全。

加速度傳感器應(yīng)用于監(jiān)測(cè)高壓導(dǎo)線舞動(dòng)

國(guó)內(nèi)對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)多采用視頻圖像采集和運(yùn)動(dòng)加速度測(cè)量?jī)煞N主要技術(shù)方案。前者在野外高溫、高濕、嚴(yán)寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對(duì)視頻設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會(huì)受到影響，在實(shí)際使用中只能作為輔助監(jiān)測(cè)手段，無法定量分析導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)參數(shù)；而采用加速度傳感器監(jiān)測(cè)導(dǎo)線舞動(dòng)情況，雖可定量分析輸電導(dǎo)線某一點(diǎn)上下振動(dòng)和左右擺動(dòng)的情況，但只能測(cè)出導(dǎo)線直線運(yùn)動(dòng)的振幅和頻率，而對(duì)于復(fù)雜的圓周運(yùn)動(dòng)，則無法準(zhǔn)確測(cè)量。所以我們必須加快加速度傳感器的發(fā)展來適應(yīng)諸如此類環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用。

MS9000系列加速度傳感器是一種新的超小型加速度傳感器，適用于惡劣的使用環(huán)境和耐用度要求極高的應(yīng)用領(lǐng)域。MS9000加速度傳感器采用了LCC20(8.9mmx8.9mm)陶瓷封裝，可在較大的溫度范圍應(yīng)用并且全使用壽命期間零位穩(wěn)定保證在幾毫g以內(nèi)。Colibrys的MS9000加速度傳感器是一個(gè)電容式MEMS加速度計(jì)，它是由一個(gè)立體微加工工藝制成的硅元件，一個(gè)低功耗ASIC專用信號(hào)處理器和一個(gè)存儲(chǔ)補(bǔ)償值的微控制器以及一個(gè)溫度傳感器等元件組成。該產(chǎn)品是一個(gè)低功耗的，校準(zhǔn)的，功能強(qiáng)大和性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。其電子配置中帶有一個(gè)電源重置以防止電壓不穩(wěn)的全保護(hù)裝置。

典型應(yīng)用：MS9000加速度傳感器主要用于航空航天IMU/AHRS、航空電子設(shè)備、無人機(jī)、陸地及海洋導(dǎo)航、定向鉆井、地球物理、火車應(yīng)用

用于鉆井的COLIBRYS加速度傳感器

鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的用途很多。使用傾斜傳感器做地震測(cè)量，可用于油藏儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)和地球物理應(yīng)用（地震監(jiān)測(cè)），從而定期評(píng)估地下狀況的穩(wěn)定性。我們需要各種檔次和類型的加速度傳感器（地震，振動(dòng)，沖擊和傾斜）用于精確的測(cè)量，而它們?cè)趷毫拥沫h(huán)境下（振動(dòng)，極端溫度和沖擊）的有效性是至關(guān)重要的。在這一點(diǎn)上，MEMS技術(shù)是領(lǐng)先的。

鉆井技術(shù)50%以上的新井使用以下兩種方法之一：-基于鉆井導(dǎo)向系統(tǒng)的泥漿馬達(dá)-旋轉(zhuǎn)式、可導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)Fig.1:旋轉(zhuǎn)式、可導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

對(duì)于另外50%,還使用各種其它鉆井技術(shù)，它取決于孔在不同的深度和寬度時(shí)土壤的結(jié)構(gòu)和組成。其它的典型技術(shù)包括：-“無旋轉(zhuǎn)式”-包括直推式鉆機(jī)-在鉆臺(tái)層面轉(zhuǎn)動(dòng)方形或六角形管形成的“旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)”-在鉆柱的頂部進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和循環(huán)的“頂部驅(qū)動(dòng)'-主要利用振動(dòng)能量來推進(jìn)鉆桿的“SONIC”-使用旋轉(zhuǎn)和沖擊力的“錘子”-“旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)鉆'（RAB）

考慮到各種鉆井應(yīng)用及測(cè)量要求，人們廣泛地使用三種加速度傳感器裝置：

慣性制導(dǎo)：我們的目的是要積極引導(dǎo)鉆頭到其最終位置。該理論與由三個(gè)陀螺和三個(gè)加速度傳感器組合的IMU系統(tǒng)引導(dǎo)飛行器相同，連續(xù)地隨鉆跟蹤鉆孔的位置?？紤]到惡劣的環(huán)境，這樣的測(cè)量是在嚴(yán)重的振動(dòng)和沖擊下進(jìn)行。因此，傳感器必須對(duì)這些擾動(dòng)（振動(dòng)整流誤差（VRE）或電擊后的零偏穩(wěn)定性）極不敏感，以提供盡可能準(zhǔn)確的測(cè)量。

測(cè)斜：根據(jù)周圍磁場(chǎng)的預(yù)期精度和強(qiáng)度，兩種方法可以測(cè)量在井下的任何一點(diǎn)的方位角和傾斜度1）最簡(jiǎn)單的方法是由一個(gè)三軸磁力計(jì)和三軸加速度傳感器來確定儀器的方向2）一個(gè)更復(fù)雜的解決方案是集成三軸陀螺儀模塊，另外用磁力計(jì)和加速度傳感器定期地監(jiān)測(cè)它的旋轉(zhuǎn)情況。不管采用哪種方法，傳感器穩(wěn)定性的增加，有助于減少所需的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量而得到精確的結(jié)果，從而降低了測(cè)量成本。進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)井孔監(jiān)測(cè)，其目的在于鉆孔后或定期地對(duì)井孔進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證和測(cè)繪。

地震：在某些特定的情況下，精確的地震測(cè)量可以在地下進(jìn)行，以免受任何人為干擾并提高測(cè)量的靈敏度。此方法被應(yīng)用于：交叉鉆井，隨鉆地震，在石油和天然氣開采過程中的儲(chǔ)油監(jiān)測(cè)，或是應(yīng)用于地震監(jiān)測(cè)。為了進(jìn)行這種精密的測(cè)量，地震檢波器需要用噪聲極低的傳感器。現(xiàn)在，井下地震和交叉鉆井成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更高的局部分辨率，這得益于MEMS數(shù)字地震傳感器。它意味著，現(xiàn)在，對(duì)資源深度的精確定位已經(jīng)可以達(dá)到5公里以下（16'500英尺）。

Colibrys提供一系列慣性、傾斜、振動(dòng)和地震加速度傳感器，以滿足大量的鉆孔傳感器的需求。MS9000和VS9000系列可以用作慣性傳感器導(dǎo)航，用于振動(dòng)或傾斜的測(cè)量。它們可以提供全量程范圍（從±1g到±200g），并為鉆孔和鉆井應(yīng)用提供了理想的產(chǎn)品規(guī)格。

●惡劣的環(huán)境：MS9000和VS9000表現(xiàn)出高達(dá)6000g的抗沖擊性，并且對(duì)性能參數(shù)影響很低。它們也不會(huì)受到大的外部振動(dòng)影響。能承受更強(qiáng)的、高達(dá)~20'000g沖擊力的加速度傳感器版本已經(jīng)取得進(jìn)展，即是HS8000和HS9000兩款產(chǎn)品。

●寬廣的溫度范圍：我們所有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品都在-55°C至+125°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試。雖然沒有正式的Colibrys質(zhì)量認(rèn)證，但是，我們的產(chǎn)品已成功地用在140°C-150°C以上的溫度范圍。

●高穩(wěn)定性：RS9000系列，目前正在開發(fā)中，將取得非常良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，名義上可以降到100ppm以下或更好，即使在惡劣的環(huán)境中，也將提供低于150μg/g2的振動(dòng)調(diào)整系數(shù)。

對(duì)于那些曾使用MS7000產(chǎn)品的應(yīng)用和客戶，該系列仍可以供貨，并補(bǔ)充了新的升級(jí)系列MS9000和VS9000。這些新的產(chǎn)品系列，是一個(gè)LCC20陶瓷封裝產(chǎn)品，并預(yù)期具有與MS7000相同的功能。它們的小體積保證了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性，并且，現(xiàn)在還配備了一個(gè)內(nèi)置的溫度傳感器。

MEMS加速度傳感器滲透到越來越多的高端應(yīng)用領(lǐng)域，在能源行業(yè)，取代了成熟、昂貴的和脆弱的機(jī)電設(shè)備。這場(chǎng)革命的驅(qū)動(dòng)力是人們需要更好的設(shè)備，它能提供相同甚至更好的性能，更低的成本，更低的功耗，更小的尺寸，以及更加堅(jiān)固耐用。高端MEMS加速度傳感器的成功是由于它們能夠在惡劣環(huán)境下工作的獨(dú)特的功能：諸如極端的溫度、振動(dòng)和沖擊。不僅在能源市場(chǎng)，而且還在工業(yè)和儀器儀表市場(chǎng)。

Colibrys將提供MEMS‘前沿產(chǎn)品：地震，慣性，振動(dòng)和傾斜的加速度傳感器，用于鉆井，定向鉆井和相關(guān)的應(yīng)用，并不斷致力于新產(chǎn)品開發(fā)，新的解決方案，包括改進(jìn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性，高溫工作性能，提高對(duì)于沖擊、振動(dòng)或低噪聲的抗干擾能力。