揭秘加速度傳感器原理及選型技巧

對於多數工程應用來說，選擇合適的測試工具將對測試結果產生很大的影響。以加速度傳感器傳感器為例，加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值,對於使用者而言，了解了加速度傳感器原理及選型技巧，才能更好讓其發揮到事半功倍的作用。

一、加速度傳感器工作原理：

加速度傳感器自然是對自身器件的加速度進行檢測。其自身的物理做到方式咱們就不去展開了，可以想像晶片內部有一個真空區域，感應器件即處於該區域，其通過慣性力作用引起電壓變化，並通過內部的ADC給出量化數值。

Lis3dh是三軸加速度傳感器，因此其能檢測X、Y、Z的加速度數據，如下圖：

在靜止的狀態下，傳感器一定會在一個方向重力的作用，因此有一個軸的數據是1g（即9.8米/秒的二次）。在實際的應用中，我們並不使用跟9.8相關的計算方法，而是以1g作為標準加速度單位，或者使用1/1000g，即mg。既然是ADC轉換，那麼肯定會有量程和精度的概念。在量程方面，Lis3dh支持（+-）2g/4g/8g/16g四種。一般作為計步應用來說，2g是足夠的，除去重力加速度1g，還能檢測出1g的加速度。至於精度，那就跟其使用的寄存器位數有關了。Lis3dh使用高低兩個8位（共16位）寄存器來存取一個軸的當前讀數。由於有正反兩個方向的加速度，所以16位數是有符號整型，實際數值是15位。以（+-）2g量程來算，精度為2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg。

當以上圖所示的靜止狀態，z軸正方向會檢測出1g，X、Y軸為0.如果調轉位置（如手機螢幕翻轉），那總會有一個軸會檢測出1g，其他軸為0，在實際的測值中，可能並不是0，而是有細微數值。

在運動過程中，x，y，z軸都會發生變化。計步運動也有其固有的數值規律，因為邁步過程也有抬腳和放腳的規律過程，如下圖。「腳蹬離地是一步的開始，此時由於地面的反作用力，垂直方向加速度開始增大，當腳達到最高位置時，垂直方向加速度達到最大；然後腳向下運動，垂直加速度開始減小，直到腳著地，垂直加速度減到最小值。接著下一步邁步。前向加速度由腳與地面的摩擦力產生，雙腳觸地時增大，一腳離地時減小。」

二、加速度傳感器的技術指標

1、靈敏度方面的技術指標：對於一個儀器來說，一般都是靈敏度越高越好的，因為越靈敏，對周圍環境發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地也變大，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數據也會比較精確的。

2、帶寬方面的技術指標：帶寬指的的是傳感器可以測量的有效的頻帶，比如，一個傳感器有上百HZ帶寬的就可以測量振動了；一個具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測量傾角了。

3、量程方面的技術指標：測量不一樣的事物的運動所需要的量程都是不一樣的，要根據實際情況來衡量。

西安精準測控單雙軸通用型MEMS加速度傳感器PA-LAS系列

註：①測量範圍可選：±2g、±5g、±10g、±20g、±50g、±100g、±250g和±500g.

②可選≤20KHz的任一帶寬值，

根據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、應變式、壓阻式、壓電式等。不同型號的加速度傳感器可登錄西安精準測控網或者加u 信1 57 0916 5008 索要資料。

　三、加速度傳感器的應用

廣泛應用於遊戲控制、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振動偵察等多種領域。下面就舉例幾個例子，更好的認識加速度傳感器。

遊戲控制加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前後傾斜手持設備來做到對遊戲中物體的前後左右的方向控制，就變得很簡單。

西安精準測控小結：

每種加速度傳感器技術都有其優缺點。在作出選擇之前，明確它們的區別和測試需求是非常重要的。首先也是最重要的是，對於需要測量靜態加速度或低頻加速度（<1hz）的應用，或者需要用加速度計算速度和位移的應用，需要選擇具有直流響應的加速度傳感器。直流和交流響應的加速度傳感器都可以測量動態信號。當僅需要測量動態信號時，使用者可以各取所好。有些使用者不喜歡處理直流響應加速度傳感器的零點偏置，而更加喜歡交流耦合、單端輸出的壓電加速度傳感器。而另一些使用者不在乎處理零點偏置，習慣3線或4線接口，喜歡負載電阻自檢測試（shunt），和重力加速度自檢測試（2g翻轉）功能。他們會選擇直流響應加速度傳感器。