加速度传感器（振动测量）

什么是加速度传感器？

中文名称：加速度传感器

中文名称：加速度传感器(acceleration transcer)定义：能够感应加速度并将其转化为可用的输出信号的传感器。

应用学科：机械工程(一级学科)；传感器(两个学科)；物理传感器(三级学科)加速度传感器是一种可以测量加速力的电子器件。加速力就是物体在加速过程中所受的力，就像地球的引力一样，也就是万有引力。加速力可以是常数，如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，由陀螺仪(角速度传感器)改进而来。另一种是线性加速度计。加速度传感器是一种可以测量加速力的电子器件。加速力就是物体在加速过程中所受的力，就像地球的引力一样，也就是万有引力。加速力可以是常数，如g，也可以是变量。加速度计有两种：一种是角加速度计，由陀螺仪(角速度传感器)改进而来。另一种是线性加速度计。加速度传感器一般用在哪里？通过测量重力引起的加速度，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，可以分析设备运动的方式。但是在开始的时候，你会发现光测倾角和加速度似乎没什么用。然而，现在工程师们已经想出了许多方法来获得更多有用的信息。加速度传感器可以帮助你的机器人了解它当前的环境。你在爬山吗？还在走下坡路，摔倒了吗？或者对于飞行机器人来说，控制姿态也很重要。更何况你的机器人没有带着炸弹去人多的地方。好的程序员可以用加速度传感器来回答以上所有问题。加速度传感器甚至可以用来分析发动机的振动。加速度传感器可以测量牵引力引起的加速度。目前最新的IBM Thinkpad笔记本电脑内置了加速度传感器，可以动态监测笔记本电脑在使用中的震动情况。根据这些震动数据，系统会智能选择是关闭硬盘还是让硬盘保持运行，这样可以保护震动带来的硬盘损坏，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑，最大程度的保护里面的数据。还有一个用途就是现在的数码相机和摄像机也有加速度传感器，用来检测拍摄时手部的震动，并根据这些震动自动调整相机的焦距。综上所述，加速度传感器可用于控制、手柄振动与晃动、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构、环境监测、工程振动测量、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标、高层建筑结构动力特性和安全振动侦察。美国的ICSensors，3031、3022、3052、3035、1210、1220、1230、1240等。适用于地震监测、低频应用、测试仪器、机械控制等。加速度传感器应用于机械、道路和桥梁的振动测试。目前有HK9101，Hk9102等。大多用于检测机械振动过程中的振动值，以及海水和车辆对桥梁冲击的加速度值。加速度传感器是如何工作的线性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，如何测量F？就用电磁力来平衡这个力。可以得到f和电流之间的关系。只需要通过实验来校准这个比例系数。当然，中间的信号传输、放大、滤波都是电路的事情。大多数加速度传感器都是根据压电效应原理工作的。所谓压电效应就是“没有对称中心的异极晶体施加在晶体上的外力，不仅会使晶体变形，还会改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场。这种介质被机械力极化的现象称为正压电效应”。一般来说，加速度传感器利用的是加速度引起的内部晶体变形。

因为这种变形会产生电压，只要计算出产生的电压和施加的加速度之间的关系，就可以将加速度转化为电压输出。当然，制作加速度传感器的方法还有很多，如压阻技术、电容效应、热气泡效应、光学效应等，但最基本的原理是某种介质因加速度而发生形变，测量这种形变，并通过相关电路转换成电压输出。每种技术都有自己的机遇和问题。压阻式加速度传感器因其在汽车工业中的广泛应用而发展最快。加速度传感器主要应用于汽车安全气囊、防抱死制动系统、牵引力控制系统等安全性能方面。随着安全成为汽车制造商的卖点，这样的附加系统越来越多。2000年压阻式加速度传感器的市场规模约为4.2亿美元。根据相关调查，预计其市场价值将以年均4.1%的速度增长，2007年将达到5.6亿美元。其中，欧洲市场发展最快，因为欧洲是许多安全气囊和汽车制造商的所在地。压电技术在工业上主要用于防止机器故障。使用这种传感器可以检测潜在的机器故障，实现自我保护，并避免对工人的意外伤害。这种传感器具有用户，尤其是质量行业的用户所追求的可重复性、稳定性和自主性。然而，在许多新的应用领域中，许多用户并不知道使用这种传感器，厂商冒险进入这个尚待开发的市场将会很麻烦，因为最终用户并不太了解使用这种传感器所带来的问题和解决方案。如果这些问题能够得到解决，将会推动压电传感器的快速发展。2002年，压电传感器的市场价值为3亿美元，预计年增长率将达到4.9%，2007年将达到4.2亿美元。预计电容器将会有强劲的增长，2004年以后会更快。估计1997-2007年的年复合增长率为5.9%，其中最高为33.2%。2000年其市场价值为7500万美元，2007年将达到1.1亿美元。欧洲和北美的汽车和工业用户是这些产品的主要买家。2000年北美占40.4%，欧洲占48.9%。汽车行业使用的电容式传感器主要应用于安全系统、轮胎磨损监测、惯性刹车灯、大灯调平、安全带膨胀、自动门锁、安全气囊。对于设计师来说，

电容式传感器是非常有吸引力的，因为它无需接触待测物，所以不必挤进狭窄的空间中。 选购加速度传感器 ·模拟输出vs数字输出： 这个是最先需要考虑的。这个取决于你系统中和加速度传感器之间的接口。一般模拟输出的电压和加速度是成比例的，比如2.5V对应0g的加速度，2.6V对应于0.5g的加速度。数字输出一般使用脉宽调制（PWM）信号。如果你使用的微控制器只有数字输入，比如BASIC Stamp，那你就只能选择数字输出的加速度传感器了，但是问题是你必须占用额外的一个时钟单元用来处理PWM信号，同时对处理器也是一个不小的负担。 如果你使用的微控制器有模拟输入口，比如PIC／AVR／OOPIC，你可以非常简单的使用模拟接口的加速度传感器，所需要的就是在程序里加入一句类似“acceleration=read_adc()”的指令，而且处理此指令的速度只要几微秒。 ·测量轴数量： 对于多数项目来说，两轴的加速度传感器已经能满足多数应用了。对于某些特殊的应用，比如UAV，ROV控制，三轴的加速度传感器可能会适合一点。 ·最大测量值： 如果你只要测量机器人相对于地面的倾角，那一个±1.5g加速度传感器就足够了。但是如果你需要测量机器人的动态性能，±2g也应该足够了。要是你的机器人会有比如突然启动或者停止的情况出现，那你需要一个±5g的传感器。 ·灵敏度：一般来说，越灵敏越好。越灵敏的传感器对一定范围内的加速度变化更敏感，输出电压的变化也越大，这样就比较容易测量，从而获得更精确的测量值。 ·带宽：这里的带宽实际上指的是刷新率。也就是说每秒钟，传感器会产生多少次读数。对于一般只要测量倾角的应用，50HZ的带宽应该足够了，但是对于需要进行动态性能，比如振动，你会需要一个具有上百HZ带宽的传感器。 ·电阻／缓存机制： 对于有些微控制器来说，要进行A／D转化，其连接的传感器阻值必须小于10kΩ。

加速度传感器的介绍

加速度传感器

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