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加速度传感器原理与应用简介

1、什么是加速度传感器

加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速

过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是个常量，

比如g，也可以是变量。

加速度计有两种：一种是角加速度计，是由陀螺仪（角速度传感器）的改进

的。另一种就是线加速度计。

2、加速度传感器一般用在哪里

通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角

度。通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。但是刚开始的时候，

你会发现光测量倾角和加速度好像不是很有用。但是，现在工程师们已经想出了

很多方法获得更多的有用的信息。

加速度传感器可以帮助你的机器人了解它现在身处的环境。是在爬山？还是

在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关

重要的。更要确保的是，你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。一个好

的程序员能够使用加速度传感器来回答所有上述问题。加速度传感器甚至可以用

来分析发动机的振动。

目前必威体育精装版IBMThinkpad手提电脑里就内置了加速度传感器，能够动态的监

测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能的选择关闭硬盘

还是让其继续运行，这样可以最大程度的保护由于振动，比如颠簸的工作环境，

或者不小心摔了电脑做造成的硬盘损害，最大程度的保护里面的数据。另外一个

用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候

的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。

概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车

制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地

质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和

安全保卫振动侦察上。

3、加速度传感器是如何工作的

线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡，A（加速度）=F（惯性力）

/M（质量）我们只需要测量F就可以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力

就可以了。就可以得到F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系

数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。

现代科技要求加速度传感器廉价、性能优越、易于大批量生产。在诸如军工、

空间系统、科学测量等领域，需要使用体积小、重量轻、性能稳定的加速度传感

器。以传统加工方法制造的加速度传感器难以全面满足这些要求。于是应用新兴

的微机械加工技术制作的微加速度传感器应运而生。这种传感器体积小、重量轻、

功耗小、启动快、成本低、可靠性高、易于实现数字化和智能化。而且，由于微

机械结构制作精确、重复性好、易于集成化、适于大批量生产，它的性能价格比

很高。可以预见在不久的将来，它将在加速度传感器市场中占主导地位。

微加速度传感器有压阻式、压电式、电容式等形式。

·压电式

压电式传感器是利用弹簧质量系统原理。敏感芯体质量受振动加速度作用后

产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力作用后沿其表面形成与这一力成

正比的电荷信号。压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、

受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点，是

被最为广泛使用的振动测量传感器。虽然压电式加速度传感器的结构简单，商业

化使用历史也很长，但因其性能指标与材料特性、设计和加工工艺密切相关，因

此在市场上销售的同类传感器性能的实际参数以及其稳定性和一致性差别非常

大。与压阻和电容式相比，其最大的缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率

的信号。

·压阻式

应变压阻式加速度传感器的敏感芯体为半导体材料制成电阻测量电桥，其结

构动态模型仍然是弹簧质量系统。现代微加工制造技术的发展使压阻形式敏感芯

体的设计具有很大的灵活性以适合各种不同的测量要求。在灵敏度和量程方面，

从低灵敏度高量程的冲击测量，到直流高灵敏度的低频测量都有压阻形式的加速

度传感器。同时压阻式加速度传感器测量频率范围也可从直流信号到具有刚度

高，测量频率范围到几十千赫兹的高频测量。超小型化的设计也是压阻式传感器

的一个亮点。需要指出的是尽管压阻敏感芯体的设计和应用具有很大灵活性，但

对某个特定设计的压阻式芯体而言其使用范围一般要小于压电型传感器。压阻式

加速度传感器的另一缺点是受温度的影响较大，实用的传感器一般都需要进行温