技術(shù)文章
Technical articles德國倍加福P+F傳感器技術(shù)動(dòng)態(tài) 加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。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
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),則力的變化與被測加速度成正比。
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*,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。
折疊伺服式
伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(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出來,經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出,該電流流過電磁線圈,在磁鐵的磁場中產(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,提高測量精度,擴(kuò)大了測量范圍,伺服加速度測量技術(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)測量和標(biāo)定中也有應(yīng)用。
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)展快。
游戲控制
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(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中物體的前后左右的方向控制,就變得很簡單。
圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)
用加速度傳感器檢測手持設(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
磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí),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(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)是通過接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號(hào)來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(hào)會(huì)變?nèi)跎踔?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(dǎo)航,便可以進(jìn)行系統(tǒng)死區(qū)的測量。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振動(dòng)的過零點(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自由落體狀態(tài)。當(dāng)檢測到自由落體狀態(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
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,運(yùn)動(dòng)檢測等,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)磁傳感器測量方位角時(shí),也是利用地磁場,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。
智能產(chǎn)品
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)品的千篇一律,這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)來源傳感器的方向、加速表、光線、磁場、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?,地球的方向?yàn)樨?fù),然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng),通過判斷其大小變化,就能知道同時(shí)玩微信的朋友。
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