加速度傳感器測量軸量

對于多數(shù)項目來說，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應用了。對于某些特殊的應用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會適合一點。

如果你只要測量機器人相對于地面的傾角，那一個±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動態(tài)性能，±2g也應該足夠了。要是你的機器人會有比如突然啟動或者停止的情況出現(xiàn)，那你需要一個±5g的傳感器。

這個是最先需要考慮的。這個取決于你系統(tǒng)中和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對應0g的加速度，2.6V對應于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調制（PWM）信號。如果你使用的微控制器只有數(shù)字輸入，比如BASICStamp，那你就只能選擇數(shù)字輸出的加速度傳感器了，但是問題是你必須占用額外的一個時鐘單元用來處理PWM信號，同時對處理器也是一個不小的負擔。如果你使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序里加入一句類似"acceleration=read_adc()"的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力也就是當物體在加速過程中作用在物體上的力。加速度傳感器有兩種：一種是角加速度傳感器，是由陀螺儀改進過來的。另一種就是線加速度傳感器。它也可以按測量軸分為單軸、雙軸和三軸加速度傳感器。現(xiàn)在，加速度傳感器廣泛應用于游戲控制、手柄振動和搖晃、汽車制動啟動檢測、地震檢測、工程測振、地質勘探、振動測試與分析以及安全保衛(wèi)振動偵察等多種領域。下面就舉例幾個例子，讓大家更好的認識加速度傳感器。

加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前后傾斜手持設備來實現(xiàn)對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。

用加速度傳感器檢測手持設備的旋轉動作及方向，實現(xiàn)所要顯示圖像的轉正。

磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當磁傳感器發(fā)生傾斜時，通過磁傳感器的地磁通量將發(fā)生變化，從而使方向指向產(chǎn)生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶水平放置。而利用加速度傳感器可以測量傾角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進行補償。

GPS導航系統(tǒng)死角的補償

GPS系統(tǒng)是通過接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號來最終確定物體的方位的。在一些特殊的場合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號會變弱甚至完全失去，這也就是所謂的死角。而通過加裝加速度傳感器及以前我們所通用的慣性導航，便可以進行系統(tǒng)死區(qū)的測量。對加速度傳感器進行一次積分，就變成了單位時間里的速度變化量，從而測出在死區(qū)內物體的移動。

加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動，人在走動的時候會產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動，而加速度傳感器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計算出人所移動的位移。并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。

用加速度傳感器檢測手持設備的振動/晃動幅度，當振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。

通過揮動手持設備實現(xiàn)在空中顯示文字，用戶可以自己編寫顯示的文字。這個閃信功能是利用人們的視覺殘留現(xiàn)象，用加速度傳感器檢測揮動的周期，實現(xiàn)所顯示文字的準確定位。

利用加速度傳感器檢測自由落體狀態(tài)，從而對迷你硬盤實施必要的保護。大家知道，硬盤在讀取數(shù)據(jù)時，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，外界的輕微振動就會對硬盤產(chǎn)生很壞的后果，使數(shù)據(jù)丟失。而利用加速度傳感器可以檢測自由落體狀態(tài)。當檢測到自由落體狀態(tài)時，讓磁頭復位，以減少硬盤的受損程度。

隨著MEMS技術在傳感器領域中的應用，加速度傳感器的體積可以做得更小，性能反而做得更高，這大大促進了它在消費電子領域中的應用，每年的市場份額也在不斷增加。

線加速度計的原理是慣性原理，也就是力的平衡，A(加速度)=F(慣性力)/M(質量)我們只需要測量F就可以了。怎么測量F？用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到F對應于電流的關系。只需要用實驗去標定這個比例系數(shù)就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應的原理來工作的。

所謂的壓電效應就是"對于不存在對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)，在晶體內部建立電場，這種由于機械力作用使介質發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應"。

一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術，電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關電路轉化成電壓輸出。每種技術都有各自的機會和問題。

壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展最快，加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點，這種附加系統(tǒng)也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元，根據(jù)有關調查，預計其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度最快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產(chǎn)企業(yè)的所在地。

壓電技術主要在工業(yè)上用來防止機器故障，使用這種傳感器可以檢測機器潛在的故障以達到自保護，及避免對工人產(chǎn)生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質量行業(yè)的用戶所追求的可重復性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應用領域，很多用戶尚無使用這類傳感器的意識，銷售商冒險進入這種尚待開發(fā)的市場會麻煩多多，因為終端用戶對由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認識不多。如果這些問題能夠得到解決，將會促進壓電傳感器得到更快的發(fā)展。2002年壓電傳感器市值為3億美元，預計其年增長率將達到4.9%，到2007年達到4.2億美元。電容傳感器有望有一個強勁的增長，2004年后增長將會更快，估計從1997年到2007年綜合年增長率為5.9%,其中最高可達33.2%，其市值2000年為0.75億美元，到2007年將達到1.1億美元。來自歐洲和北美洲的汽車業(yè)和工業(yè)用戶是這些產(chǎn)品的主要購買者。2000年的市場上北美占40.4%，歐洲占48.9%。汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統(tǒng)、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準測量、安全帶伸縮、自動門鎖和安全氣囊。對于設計人員來說，電容式傳感器是非常有吸引力的，因為它無需接觸待測物，所以不必擠進狹窄的空間中。

伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點。其工作原理，傳感器的振動系統(tǒng)由"m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經(jīng)伺服放大器放大后轉換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產(chǎn)生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統(tǒng)中，在高精度的振動測量和標定中也有應用。

目前的三軸加速度傳感器/三軸加速度計大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過相應的放大和濾波電路進行采集。這個和普通的加速度傳感器是基于同樣的一個原理。三軸加速度傳感器具有體積小和重量（gm）輕特點，可以測量空間加速度，能夠全面準確反映物體的運動性質，在航空航天、機器人、汽車和醫(yī)學等領域得到廣泛的應用。加速度傳感器網(wǎng)為客戶提供各品牌三軸加速度傳感器/三軸加速度計的型號、參數(shù)、原理、價格、接線圖等信息。

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/電容式加速度計是對比較通用的加速度傳感器。在某些領域無可替代，如安全氣囊，手機移動設備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計采用了微機電系統(tǒng)（MEMS）工藝，在大量生產(chǎn)時變得經(jīng)濟，從而保證了較低的成本。

基于世界領先的MEMS硅微加工技術，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應用于汽車碰撞實驗、測試儀器、設備振動監(jiān)測等領域。加速度傳感器網(wǎng)為客戶提供壓阻式加速度傳感器/壓阻加速度計各品牌的型號、參數(shù)、原理、價格、接線圖等信息。

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。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，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設備移動的方式。但是剛開始的時候，你會發(fā)現(xiàn)光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，現(xiàn)在工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。

ICP加速度傳感器(4張)加速度傳感器可以幫助你的機器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對于飛行類的機器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個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)動機的振動。

加速度傳感器可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度。

目前最新IBMThinkpad手提電腦里就內置了加速度傳感器，能夠動態(tài)的監(jiān)測出筆記本在使用中的振動，并根據(jù)這些振動數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會智能的選擇關閉硬盤還是讓其繼續(xù)運行，這樣可以最大程度的保護由于振動，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電腦所造成的硬盤損害，最大程度的保護里面的數(shù)據(jù)。另外一個用處就是目前用的數(shù)碼相機和攝像機里，也有加速度傳感器，用來檢測拍攝時候的手部的振動，并根據(jù)這些振動，自動調節(jié)相機的聚焦。

概括起來，加速度傳感器可應用在控制，手柄振動和搖晃，儀器儀表，汽車制動啟動檢測，地震檢測，報警系統(tǒng)，玩具，結構物、環(huán)境監(jiān)視，工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析；鼠標，高層建筑結構動態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動偵察上。

美國ICSensors加速度傳感器，3031,3022,3052,3035,1210,1220,1230,1240等。適用于地震監(jiān)測，低頻應用，測試儀器，機械控制等。

加速度傳感器應用于，機械、道路橋梁振動測試，目前大多采用HK9101，Hk9102等可以檢測機械振動過程中的振動值，和海水，車輛對橋梁撞擊的加速度值。

并把一維或二維納米材料連接成測量電橋；所述的信號處理電路包括：整流穩(wěn)壓電路、載波振蕩器、測量電橋和交流載波放大器。加速度(力)信號作用在質量塊上，使膜片發(fā)生應變，利用膜片上的納米材料測出應變，利用全橋檢測方法，將材料應變轉化為電信號，再通過一系列的信號處理過程，從而得到被測加速度信號的數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的這種微型膜片式加速度傳感器具有很高的靈敏度，并可進行批量生產(chǎn)。

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進的。另一種就是線加速度計。

通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設備移動的方式。但是剛開始的時候，你會發(fā)現(xiàn)光測量傾角和加

速度好像不是很有用。但是，現(xiàn)在工程師們已經(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你的機器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對于飛行類的機器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個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)動機的振動。

目前最新IBM Thinkpad手提電腦里就內置了加速度傳感器，能夠動態(tài)的監(jiān)測出筆記本在使用中的振動，并根據(jù)這些振動數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會智能的選擇關閉硬盤還是讓其繼續(xù)運行，這樣可以最大程度的保護由于振動，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電腦做造成的硬盤損害，最大程度的保護里面的數(shù)據(jù)。另外一個用處就是目前用的數(shù)碼相機和攝像機里，也有加速度傳感器，用來檢測拍攝時候的手部的振動，并根據(jù)這些振動，自動調節(jié)相機的聚焦。概括起來，加速度傳感器可應用在控制，手柄振動和搖晃，儀器儀表，汽車制動啟動檢測，地震檢測，報警系統(tǒng)，玩具，結構物、環(huán)境監(jiān)視，工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析；鼠標，高層建筑結構動態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動偵察上。

一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對一定范圍內的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。

這里的帶寬實際上指的是刷新率。也就是說每秒鐘，傳感器會產(chǎn)生多少次讀數(shù)。對于一般只要測量傾角的應用，50HZ的帶寬應該足夠了，但是對于需要進行動態(tài)性能，比如振動，你會需要一個具有上百HZ帶寬的傳感器。

電阻/緩存機制

對于有些微控制器來說，要進行A/D轉化，其連接的傳感器阻值必須小于10kΩ。比如加速度傳感器的阻值為32kΩ，在PIC和AVR控制板上無法正常工作，所以建議在購買傳感器前，仔細閱讀控制器手冊，確保傳感器能夠正常工作。

我們平時在使用傳感器時，最需要的就是它的精準測量了，但是有時候加速度傳感器在出廠的時候明明好好的，但一到現(xiàn)場就出現(xiàn)一些問題，比如沒有信號輸出或者產(chǎn)生無序信號的情況，而加速度傳感器沒有問題，這時候很可能我們周圍產(chǎn)生了感應干擾，影響加速度傳感器輸出的外界感應干擾我們可以分為以下幾種：

靜電感應干擾

靜電感應是由于兩條支電路或元件之間存在著寄生電容，使一條支路上的電荷通過寄生電容傳送到另一條支路上去，有時候也被稱為電容性耦合。

電磁感應干擾

當兩個電路之間有互感存在時，一個電路中電流的變化就會通過磁場耦合到另一個電路，這一現(xiàn)象稱為電磁感應。這種情況在加速度傳感器使用的時候經(jīng)常遇到，尤為注意。

漏電流感應干擾

由于電子線路內部的元件支架、接線柱、印刷電路板、電容內部介質或外殼等絕緣不良，特別是加速度傳感器的應用環(huán)境濕度增大，導致絕緣體的絕緣電阻下降，這時漏電電流會增加，由此引發(fā)干擾。尤其當漏電流流入到測量電路的輸入級時，其影響就特別嚴重。

射頻干擾干擾

主要是大型動力設備的啟動、操作停止時產(chǎn)生的干擾以及高次諧波干擾。

其他干擾

主要指的是系統(tǒng)工作環(huán)境差，還容易受到機械干擾、熱干擾和化學干擾等等。

遇到這些干擾的情況時就要注意了，它們產(chǎn)生的途徑有兩種，一是由電路感應產(chǎn)生干擾，還有是由外圍設備和通信線路的感應引入的干擾，我們要解決問題就需找到來源，再進行檢查處理，盡可能的遠離干擾源。

咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū)，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區(qū)。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。

一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統(tǒng))傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復合年增長率預計會超過25%。

目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。