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  • 加速度傳感器技術(shù)特點及應(yīng)用

    作者:肖季春 來源:沈陽市傳感技術(shù)研究所 時間:2012-05-10 12:23 閱讀:2486 [投稿]
    加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子器件。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力,即地球引力、重力。

    加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子器件。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力,即地球引力、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,由陀螺儀(角速度傳感器)改進(jìn)而來;另一種就是線加速度計。 

    加速度傳感器的應(yīng)用 

    通過測量由于重力引起的加速度,你可以計算出設(shè)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(shè)備移動的方式。加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動機(jī)的振動,還可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度。 

    目前最新IBM Thinkpad手提電腦里就內(nèi)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)會智能地選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼續(xù)運(yùn)行,這樣可以最大程度地保護(hù)由于振動,比如顛簸的工作環(huán)境,或者不小心摔了電腦造成的硬盤損害,最大程度地保護(hù)里面的數(shù)據(jù)。另外一個用處就是目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)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(diào)節(jié)相機(jī)的聚焦。 

    概括起來,加速度傳感器可應(yīng)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),鼠標(biāo),玩具,結(jié)構(gòu)物和環(huán)境監(jiān)視,工程測振,地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。 

    加速度傳感器的工作原理 

    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(zhì)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(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實驗去標(biāo)定這個比例系數(shù)就行了。當(dāng)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(yīng)的原理來工作的。 

    一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)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(guān)系,就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然,還有很多其它方法來制作加速度傳感器,比如壓阻技術(shù)、電容效應(yīng)、熱氣泡效應(yīng)、光效應(yīng),但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質(zhì)產(chǎn)生變形,通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)各有優(yōu)勢和問題。 

    壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)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。 

    如何選用加速度傳感器 

    ● 模擬輸出vs數(shù)字輸出: 

    這個是最先需要考慮的,取決于系統(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(yīng)0g的加速度,2.6V對應(yīng)于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制(PWM)信號。 

    如果你使用的微控制器只有數(shù)字輸入,比如BASIC Stamp,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(fù)擔(dān)。 

    如果你使用的微控制器有模擬輸入口,比如PIC/AVR/OOPIC,你可以非常簡單地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()”指令,而且處理此指令的速度只要幾微秒。 

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