加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)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(gè)常量。加速度計(jì)有兩種:一種是角加速度計(jì),是由陀螺儀(角速度傳感器)改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。
加速度傳感器,包括由硅膜片、上蓋、下蓋,膜片處于上蓋、下蓋之間,鍵合在一起;一維或二維納米材料、金電極和引線分布在膜片上,并采用壓焊工藝引出導(dǎo)線;工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)振傳感器,主要是壓電式加速度傳感器。其工作原理主要利于壓電敏感元件的壓電效應(yīng)得到與振動(dòng)或者壓力成正比的電荷量或者電壓量。目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)典型采用IEPE型加速度傳感器,及內(nèi)置IC電路壓電加速度傳感器,傳感器輸出與振動(dòng)量正正比的電壓信號(hào)。
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力也就是當(dāng)物體在加速過(guò)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(jìn)過(guò)來(lái)的。另一種就是加速度傳感器。它也可以按測(cè)量軸分為單軸、雙軸和三軸加速度傳感器。現(xiàn)在,加速度傳感器廣泛應(yīng)用于游戲控制、手柄振動(dòng)和搖晃、汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)、地震檢測(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。下面就舉例幾個(gè)例子,更好的認(rèn)識(shí)加速度傳感器。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。
加速度傳感器的技術(shù)指標(biāo)
1、靈敏度方面的技術(shù)指標(biāo):對(duì)于一個(gè)儀器來(lái)說(shuō),一般都是靈敏度越高越好的,因?yàn)樵届`敏,對(duì)周圍環(huán)境發(fā)生的加速度的變化就越容易感受到,加速度變化大,很自然地,輸出的電壓的變化相應(yīng)地也變大,這樣測(cè)量就比較容易方便,而測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也會(huì)比較精確的。
2、帶寬方面的技術(shù)指標(biāo):帶寬指的的是傳感器可以測(cè)量的有效的頻帶,比如,一個(gè)傳感器有上百HZ帶寬的就可以測(cè)量振動(dòng)了;一個(gè)具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測(cè)量?jī)A角了。
3、量程方面的技術(shù)指標(biāo):測(cè)量不一樣的事物的運(yùn)動(dòng)所需要的量程都是不一樣的,要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)衡量。
解析手機(jī)上的傳感器
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)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(gè)常量,比如g,也可以是變量。因此其的范圍比重力感應(yīng)器要大,但是一般在手機(jī)被提到的加速度感應(yīng)器時(shí),其實(shí)就是指重力感應(yīng)器,因此兩者可以看做是等價(jià)的。
方向感應(yīng)器
手機(jī)方向傳感器是指,安裝在手機(jī)上用以檢測(cè)手機(jī)本身處于何種方向狀態(tài)的部件,而不是通常理解的指南針的功能。
手機(jī)方向檢測(cè)功能可以檢測(cè)手機(jī)處于正豎、倒豎、左橫、右橫,仰、俯狀態(tài)。具有方向檢測(cè)功能的手機(jī)具有使用更方便、更具人性化的特點(diǎn)。例如,手機(jī)旋轉(zhuǎn)后,屏幕圖像可以自動(dòng)跟著旋轉(zhuǎn)并切換長(zhǎng)寬比例,文字或菜單也可以同時(shí)旋轉(zhuǎn),使你閱讀方便;聽MP3時(shí)。可能會(huì)有人說(shuō):這個(gè)跟那個(gè)重力感應(yīng)器是一樣的?
這個(gè)兩者是不一樣的,方向感應(yīng)器或者叫應(yīng)用角速度傳感器比較合適,一般手機(jī)的上的方向感應(yīng)器是感應(yīng)水平面上的方位角、旋轉(zhuǎn)角和傾斜角的。這個(gè)如果你可能覺得有點(diǎn)理論的話,舉個(gè)例子吧。有方向感應(yīng)器的能很好的玩都市賽車游戲。而只有重力感應(yīng)器也能玩,但是,結(jié)果很令人糾結(jié)。
為了得到高度真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),使用者應(yīng)當(dāng)全面地了解所用儀器的工作特性,這些特性是怎樣互相影響的,整個(gè)環(huán)境對(duì)這些特性是如何影響的,以及加速度計(jì)對(duì)被測(cè)運(yùn)動(dòng)是如何影響的。
加速度計(jì)是關(guān)鍵的測(cè)量元件,有多種設(shè)計(jì)型式供選用。每種設(shè)計(jì)型式都為某些特定用處設(shè)計(jì)的,目的是為獲得高保真的測(cè)量數(shù)據(jù)。
工程師們應(yīng)認(rèn)真地分析測(cè)量的要求,選用最合適的加速度計(jì),通常要在靈敏度,重量和頻響范圍三者之間比較,做出最合適的選擇。
傳感器主要工作特性分為有效響應(yīng)與亂真響應(yīng)兩類。
●有效響應(yīng)effective response
在傳感器靈敏軸方向上,由輸入的機(jī)械振動(dòng)或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進(jìn)行測(cè)量,取得可靠數(shù)據(jù)所期望的。
●亂真響應(yīng)spurious response
在使用傳感器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí),由同時(shí)存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是干擾正確測(cè)量的,是不期望的。(見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13823.1-93)
有效響應(yīng)主要有:
靈敏度;幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng);非線性度。
亂真響應(yīng)主要有:
溫度響應(yīng);瞬變溫度靈敏度;橫向靈敏度;旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度;基座應(yīng)變靈敏度;磁靈敏度;安裝力矩靈敏度;對(duì)特殊環(huán)境的響應(yīng)。(見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13823.1-93)
●靈敏度:(Sensitivity)
指定的輸出量與指定的輸入量之比。
●參考靈敏度:(Reference Sensitivity)
在給定的參考頻率和參考幅值下傳感器的靈敏度值。
傳感器靈敏度越高,測(cè)量系統(tǒng)的信噪比就越大,系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場(chǎng)的影響。對(duì)某種具體的加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式來(lái)說(shuō),靈敏度越高,則傳感器越重,共振頻率也越低。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應(yīng)的制約。
一般情況下,傳感器的靈敏度包括幅值與相位兩個(gè)信息,是隨頻率變化的復(fù)數(shù)量。
●幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)
在輸入的機(jī)械振動(dòng)量值不變的情況下,傳感器輸出電量的幅值隨振動(dòng)頻率的變化,稱為幅頻響應(yīng)。而輸出電量的相位隨振動(dòng)頻率的變化,稱為相頻響應(yīng)。
在工作頻段內(nèi)連續(xù)地改變振動(dòng)頻率,且維持輸入的機(jī)械振動(dòng)量幅值不變,同時(shí)觀測(cè)傳感器的輸出,便可測(cè)定幅頻響應(yīng)。若同時(shí)測(cè)量傳感器輸出電量與輸入機(jī)械振動(dòng)量間的相位差,則又可測(cè)定相頻響應(yīng)。
一般情況下,只要求知道幅頻響應(yīng)。在接近傳感器上、下限頻率處使用傳感器,或有要求時(shí),則必須知道相頻響應(yīng)。
●非線性度
在給定的頻率和幅值范圍內(nèi),輸出量與輸入量成正比,稱為線性變化。實(shí)際傳感器的校準(zhǔn)結(jié)果與線性變化偏離的程度,稱為該傳感器的非線性度。
在由最小值到最大值的傳感器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),逐漸增大輸入的機(jī)械振動(dòng)量,同時(shí)測(cè)量傳感器輸出幅值的變化,便可測(cè)定傳感器的輸出值與線性輸出值的偏差量。在使用正弦振動(dòng)發(fā)生器進(jìn)行測(cè)定時(shí),可在傳感器的工作頻率范圍內(nèi)選定幾個(gè)頻率進(jìn)行,以覆蓋傳感器整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。
一般在傳感器動(dòng)態(tài)范圍的上限附近傳感器的輸出值與線性值的偏差量最大。所允許的偏差量取決于具體測(cè)量的要求。
對(duì)壓電加速度計(jì),一般用在一定的加速度范圍內(nèi),其靈敏度增加的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示非線性度。壓阻式,變電容式加速度計(jì)在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)線性度較好,它代表了非線性、滯后和非重復(fù)性的綜合值。
●質(zhì)量負(fù)載的影響
如果加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量接近被測(cè)結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)質(zhì)量,則會(huì)使振動(dòng)產(chǎn)生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構(gòu)件上測(cè)振時(shí),為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須采用重量輕的加速度計(jì)。如果被測(cè)物件呈現(xiàn)單自由度的響應(yīng),則加速度計(jì)將使其共振頻率下降。在所有的模態(tài)試驗(yàn)中必須使用微型加速度計(jì)。
●低頻響應(yīng)
使用壓電加速度計(jì)時(shí),所用放大器低頻截止頻率多為2-5Hz,目的是以此來(lái)剔除許多壓電傳感器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設(shè)計(jì)等隔離性好的設(shè)計(jì)型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計(jì)則具有零頻響應(yīng)。
●高頻響應(yīng)
加速度計(jì)的高頻響應(yīng)隨加速度計(jì)的機(jī)械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時(shí),大多數(shù)加速度計(jì)呈現(xiàn)無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)的頻響特性。以±5%為要求的話,其頻率響應(yīng)約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當(dāng)?shù)男拚驍?shù),則可在更高的頻率上得到有用的數(shù)據(jù)。
●溫度響應(yīng)
傳感器靈敏度隨溫度的變化,稱為傳感器的溫度響應(yīng)。用測(cè)試溫度下的靈敏度與室溫下的靈敏度之差相對(duì)于室溫靈敏度的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
常用壓電加速度計(jì)的溫度范圍為零度以下至+177°C或+260°C。某些特定型號(hào),低溫可達(dá)絕對(duì)零度,高溫可達(dá)760°C。很多種壓電加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式在很寬的溫度范圍內(nèi)的溫度響應(yīng)很平。壓阻式、變電容式加速度計(jì)的典型溫度范圍為-18°C~+93°C。
●壓電傳感器的瞬變溫度靈敏度
具有熱釋電效應(yīng)的傳感器在瞬變溫度作用下將產(chǎn)生電輸出,該輸出的最大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。
在溫度產(chǎn)生變化時(shí),壓電元件會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào),這稱之為熱釋電效應(yīng)。試件或氣流溫度的突變會(huì)引起這種溫度變化。大多數(shù)情況下這種效應(yīng)是很低頻的,只有信號(hào)適調(diào)儀的響應(yīng)在1赫以下,才能檢測(cè)到。如果信號(hào)適調(diào)儀有級(jí)間高通濾波器,則應(yīng)特別注意,熱釋電信號(hào)可能會(huì)使放大器飽和,使它短時(shí)間不工作。
基座隔離式,剪切式,隔離剪切式設(shè)計(jì)的熱釋電效應(yīng)較小。壓阻式,變電容式的這種效應(yīng)是可以忽略的。
●橫向靈敏度
對(duì)于單向測(cè)量來(lái)說(shuō),要求加速度計(jì)不得對(duì)被測(cè)物體的橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生任何響應(yīng)是十分必要的。但加速度計(jì)不可能是完美無(wú)缺的,總是有一定的橫向靈敏度,它與橫向振動(dòng)的方向有關(guān),其橫向靈敏度一般為軸向靈敏度的1~5%。恩德福克對(duì)每個(gè)加速度計(jì)進(jìn)行橫向靈敏度校準(zhǔn)并給出其最大值。
●橫向靈敏度比
在與傳感器靈敏軸垂直的方向上受到激勵(lì)時(shí)傳感器的靈敏度,稱為橫向靈敏度。橫向靈敏度與沿靈敏軸方向上的靈敏度之比,稱為橫向靈敏度比。
●旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度
某些直線振動(dòng)傳感器對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是敏感的。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)必須小心。以免造成測(cè)量誤差。
●基座應(yīng)變靈敏度
在傳感器基座產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)會(huì)引起不應(yīng)有的信號(hào)輸出,該輸出值與傳感器靈敏度和應(yīng)變值乘積的比值,稱為基座應(yīng)變靈敏度。
在某些試驗(yàn)中,加速度計(jì)安裝處可能會(huì)存在動(dòng)態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸等。由于與應(yīng)變區(qū)緊密接觸,加速度計(jì)底座也會(huì)發(fā)生應(yīng)變。部分應(yīng)變會(huì)傳給敏感元件,從而產(chǎn)生與振動(dòng)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的輸出信號(hào)。
剪切式設(shè)計(jì)的加速度計(jì)要比壓縮式的對(duì)基座應(yīng)變的敏感程度小一個(gè)數(shù)量級(jí)。應(yīng)用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉(zhuǎn)接件可以減小這種影響。
●磁靈敏度
傳感器被置于磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生的不應(yīng)有的信號(hào)輸出,該輸出值與傳感器靈敏度和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積的比值,稱為傳感器的磁靈敏度。
●安裝力矩靈敏度
采用螺紋安裝的傳感器,安裝力矩的變化會(huì)引起靈敏度發(fā)生變化。施加1/2倍規(guī)定安裝力矩或施加2倍規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度與施加規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度之最大差值,相對(duì)于施加規(guī)定安裝力矩時(shí)靈敏度的比值的百分?jǐn)?shù),稱為安裝力矩靈敏度。
●特殊環(huán)境的響應(yīng)
在強(qiáng)靜電場(chǎng)、交變磁場(chǎng)、射頻場(chǎng)、聲場(chǎng)、電纜影響、核輻射等的特殊環(huán)境下,某些傳感器會(huì)受到嚴(yán)重的影響,這些物理因素將引起傳感器產(chǎn)生亂真響應(yīng)。
壓電式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)
壓電式加速度傳感器,又稱壓電加速度計(jì)。它是利用壓電材料的壓電效應(yīng)工作的。 所謂壓電效應(yīng),是指某些電介質(zhì),當(dāng)它在一定方向上受到機(jī)械外力作用而變形時(shí),其內(nèi)部就會(huì)發(fā)生電極化,從而導(dǎo)致電介質(zhì)的兩相對(duì)表面上出現(xiàn)大小相等、符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力方向改變時(shí),電荷的極性也跟著改玖其電荷量的大小與外力成正比。當(dāng)外力去掉后,電介質(zhì)又恢復(fù)不帶電狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反過(guò)來(lái),當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上外加電場(chǎng)時(shí),它就會(huì)產(chǎn)生變形,這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。壓電加速度計(jì)是利用正壓電效應(yīng)工作的。
具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)稱為壓電材料。在自然界中,具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)很多,但大多數(shù)共效應(yīng)很微弱,只有少數(shù)如石英晶體、壓電陶瓷等才有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)。
壓電加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)型犬有壓縮型、剪切型和彎曲型三種,圖11—5為壓縮型加速度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。其敏感元件是壓電晶體片4,晶體片上壓一個(gè)質(zhì)量塊3,用一個(gè)剛度較大的彈簧2對(duì)這個(gè)質(zhì)量塊施加一個(gè)預(yù)緊力,并將它們綻在一個(gè)帶有厚的基座6的金屬外殼1內(nèi)。當(dāng)加速度計(jì)安裝在被測(cè)扳動(dòng)物體上而隨之板動(dòng)時(shí),質(zhì)量塊就產(chǎn)生一個(gè)正比于振動(dòng)加速度的力作用在壓電晶體片上,根據(jù)正壓電效應(yīng),在晶體片兩相對(duì)的表川上就產(chǎn)生交變的電材,共大小與作用力成正比,田質(zhì)量塊的質(zhì)量固定不變,所以晶體片上的電荷與扳動(dòng)加速度成正比。
壓電加速度計(jì)只有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、頻帶寬、靈敏度高、測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用最為廣泛。壓電加速度計(jì)的穩(wěn)定性較好,在振動(dòng)計(jì)量中,往往作為標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)使用。
圖6 - 14是一種壓電式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它主 要由壓電元件、質(zhì)量塊、預(yù)壓彈簧、基座及外殼等組成。整 個(gè)部件裝在外殼內(nèi),并由螺栓加以固定。質(zhì)量塊一般由體 積質(zhì)量較大的材料(如鎢或重合金)制成。預(yù)壓彈簧的作用 是對(duì)質(zhì)量塊加載,產(chǎn)生預(yù)壓力,以保證在作用力變化時(shí),晶 片始終受到壓縮。整個(gè)組件都裝在基座上。為了防止被測(cè) 件的任何應(yīng)變傳到壓電晶片上而產(chǎn)生假信號(hào),基座一般要 求做得較厚。基座與被測(cè)物體剛性固定在一起。
當(dāng)加速度傳感器和被測(cè)物一起受到?jīng)_擊振動(dòng)時(shí),壓電元件受質(zhì)量塊慣性力的作用,所以,在 壓電元件的兩個(gè)表面上產(chǎn)生交變電壓或電荷。當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí),傳感器 輸出的電壓或電荷與作用力成正比,從而可得知被測(cè)物體的加速度。
加速度傳感器的應(yīng)用
通過(guò)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(guò)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(lái)說(shuō),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(lái)回答所有上述問(wèn)題。加速度傳感器甚至可以用來(lái)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。
案例
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(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。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(lái)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)
目前國(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(wú)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(wú)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(lái)適應(yīng)諸如此類環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用。
具體
汽車安全
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。
在安全應(yīng)用中,加速度計(jì)的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時(shí)候彈出要迅速確定,所以加速度計(jì)必須在瞬間做出反應(yīng)。通過(guò)采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動(dòng)不止的傳感器設(shè)計(jì)可以縮短器件的反應(yīng)時(shí)間。其中,壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快。
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。
圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)
用加速度傳感器檢測(cè)手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作及方向,實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。
電子指南針傾斜校正
磁傳感器是通過(guò)測(cè)量磁通量的大小來(lái)確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí),通過(guò)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(cè)量?jī)A角的這一原理,可以對(duì)電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。
GPS導(dǎo)航系統(tǒng)死角的補(bǔ)償
GPS系統(tǒng)是通過(guò)接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)最終確定物體的方位的。在一些特殊的場(chǎng)合和地貌,如遂道、高樓林立、叢林地帶,GPS信號(hào)會(huì)變?nèi)跎踔镣耆ィ@也就是所謂的死角。而通過(guò)加裝加速度傳感器及以前我們所通用的慣性導(dǎo)航,便可以進(jìn)行系統(tǒng)死區(qū)的測(cè)量。對(duì)加速度傳感器進(jìn)行一次積分,就變成了單位時(shí)間里的速度變化量,從而測(cè)出在死區(qū)內(nèi)物體的移動(dòng)。
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。
防手抖功能
用加速度傳感器檢測(cè)手持設(shè)備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度,當(dāng)振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過(guò)大時(shí)鎖住照相快門,使所拍攝的圖像永遠(yuǎn)是清晰的。
閃信功能
通過(guò)揮動(dòng)手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)在空中顯示文字,用戶可以自己編寫顯示的文字。這個(gè)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(cè)揮動(dòng)的周期,實(shí)現(xiàn)所顯示文字的準(zhǔn)確定位。
硬盤保護(hù)
利用加速度傳感器檢測(cè)自由落體狀態(tài),從而對(duì)迷你硬盤實(shí)施必要的保護(hù)。大家知道,硬盤在讀取數(shù)據(jù)時(shí),磁頭與碟片之間的間距很小,因此,外界的輕微振動(dòng)就會(huì)對(duì)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(cè)自由落體狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到自由落體狀態(tài)時(shí),讓磁頭復(fù)位,以減少硬盤的受損程度。
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。
加速度傳感器在微信功能中的創(chuàng)新功能突破了電子產(chǎn)品的千遍一律,這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)來(lái)源傳感器的方向、加速表、光線、磁場(chǎng)、臨近性、溫度等參數(shù)的特性。這個(gè)原理是手機(jī)里面集成的加速度傳感器,它能夠分別測(cè)量X、Y、Z三個(gè)方面的加速度值,X方向值的大小代表手機(jī)水平移動(dòng),Y方向值的大小代表手機(jī)垂直移動(dòng),Z方向值的大小代表手機(jī)的空間垂直方向,天空的方向?yàn)檎厍虻姆较驗(yàn)樨?fù),然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng),通過(guò)判斷其大小變化,就能知道同時(shí)玩微信的朋友。
評(píng)論
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