一、加速度傳感器的工作原理是什么

多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。所謂的壓電效應(yīng)就是"對(duì)于不存在對(duì)稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場(chǎng)，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)"。

一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機(jī)會(huì)和問(wèn)題。

二、加速度傳感器的分類

1、壓電式

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計(jì)。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計(jì)受振時(shí)，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測(cè)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于加速度計(jì)的固有頻率時(shí)，則力的變化與被測(cè)加速度成正比。

2、壓阻式

基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點(diǎn)，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實(shí)驗(yàn)、測(cè)試儀器、設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

3、電容式

電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)是對(duì)比較通用的加速度傳感器。在某些領(lǐng)域無(wú)可替代，如安全氣囊，手機(jī)移動(dòng)設(shè)備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計(jì)采用了微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝，在大量生產(chǎn)時(shí)變得經(jīng)濟(jì)，從而保證了較低的成本。

4、伺服式

伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，具有動(dòng)態(tài)性能好、動(dòng)態(tài)范圍大和線性度好等特點(diǎn)。其工作原理，傳感器的振動(dòng)系統(tǒng)由"m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計(jì)相同，但質(zhì)量m上還接著一個(gè)電磁線圈，當(dāng)基座上有加速度輸入時(shí)，質(zhì)量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測(cè)出來(lái)，經(jīng)伺服放大器放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，該電流流過(guò)電磁線圈，在永久磁鐵的磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁恢復(fù)力，力圖使質(zhì)量塊保持在儀表殼體中原來(lái)的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。由于有反饋?zhàn)饔?，增?qiáng)了抗干擾的能力，提高測(cè)量精度，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，伺服加速度測(cè)量技術(shù)廣泛地應(yīng)用于慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中，在高精度的振動(dòng)測(cè)量和標(biāo)定中也有應(yīng)用。

三、加速度傳感器的作用

加速度傳感器的作用就是能夠測(cè)量加速度，得出加速度值。下面列舉幾種常見(jiàn)的加速度傳感器應(yīng)用場(chǎng)景。

1、游戲控制

加速度傳感器可以檢測(cè)上下左右的傾角的變化，因此通過(guò)前后傾斜手持設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡(jiǎn)單。

2、地震檢測(cè)

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(guò)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。

3、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(lái)更多的安全。

4、計(jì)步器功能

加速度傳感器可以檢測(cè)交流信號(hào)以及物體的振動(dòng)，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測(cè)振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計(jì)算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計(jì)算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計(jì)算出卡路里的消耗。

5、設(shè)備或終端姿態(tài)檢測(cè)

加速度傳感器和陀螺儀通常稱為慣性傳感器，常用于各種設(shè)備或終端中實(shí)現(xiàn)姿態(tài)檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等，也就很適合玩體感游戲的人群。加速度傳感器利用重力加速度，可以用于檢測(cè)設(shè)備的傾斜角度，但是它會(huì)受到運(yùn)動(dòng)加速度的影響，使傾角測(cè)量不夠準(zhǔn)確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補(bǔ)償。同時(shí)磁傳感器測(cè)量方位角時(shí)，也是利用地磁場(chǎng)，當(dāng)系統(tǒng)中電流變化或周圍有導(dǎo)磁材料時(shí)，以及當(dāng)設(shè)備傾斜時(shí)，測(cè)量出的方位角也不準(zhǔn)確，這時(shí)需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進(jìn)行補(bǔ)償。

除了上面的幾種，加速度傳感器還廣泛應(yīng)用于手柄振動(dòng)和搖晃、汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)、工程測(cè)振、地質(zhì)勘探、振動(dòng)測(cè)試與分析以及安全保衛(wèi)振動(dòng)偵察等多種領(lǐng)域。