加速度計——幻想與現實(shí)

　　滑雪板固定器。加速度計測量總沖擊能量和“特征”，確定是否應當松開(kāi)固定器。

　　幻想。機械式滑雪板固定器已經(jīng)高度先進(jìn)，但性能受限。如果能測量滑雪者所感受到的實(shí)際沖擊力，就能精確判定是否應當松開(kāi)固定器。智能系統可以考慮每個(gè)人的能力和生理狀況。這是一項實(shí)用的加速度計應用，但目前的電池技術(shù)不敷所需。等到將來(lái)開(kāi)發(fā)出小而輕且在低溫下保持良好性能的電池時(shí)，這項應用就能變成現實(shí)。

　　個(gè)人導航。本應用通過(guò)航位推算法確定位置(利用加速度對時(shí)間的二重積分確定實(shí)際位置)。

　　想入非非。加速度測量結果中的小誤差日積月累，將導致長(cháng)期積分結果出現較大誤差。二重積分將加劇誤差(t2)。如果不采取措施不時(shí)地重新設定實(shí)際位置，誤差將變得十分巨大。這與簡(jiǎn)單地將電容放在運算放大器上來(lái)構建積分器類(lèi)似。即使將來(lái)加速度計的精度能夠比現在高出十倍或百倍，最終仍然會(huì )產(chǎn)生巨大誤差，只是所需時(shí)間長(cháng)一點(diǎn)。

　　加速度計可以結合GPS導航系統使用，在GPS信號短暫不可用時(shí)提供服務(wù)。較短的積分周期(一分鐘左右)可以獲得令人滿(mǎn)意的結果，而且巧妙的算法可以利用替代方法提供良好的精度。例如在步行時(shí)，每走一步，身體都會(huì )上下運動(dòng)。加速度計可以用來(lái)制作高度精確的計步器，其測量步行距離的精度可達±1%以?xún)取?/p>

　　重低音伺服控制。將加速度計安裝在重低音喇叭上，以便提供位置反饋，進(jìn)而通過(guò)伺服方法消除失真。

　　現實(shí)。目前市場(chǎng)上已有多種帶伺服控制的有源重低音音箱。伺服控制可以大大降低諧波失真和功率壓縮。伺服控制也可以通過(guò)電子方式降低揚聲器/音箱系統的Q，從而允許使用更小的音箱，詳見(jiàn)揚聲器失真降低(Richard A. Greiner和Travis M. Sims, Jr., JAES Vol. 32, No. 12)。ADXL193小而輕，加到揚聲器喇叭上之后，并不會(huì )顯著(zhù)改變整體聲學(xué)特征。

　　神經(jīng)肌肉刺激器。本應用可以在適當的時(shí)候刺激肌肉，以幫助對小腿肌肉失去控制的人走路。

　　現實(shí)。走路時(shí)，一般先抬腳，使腿部前移，然后落下，向后推腿部。加速度計戴在小腿或腳上的某個(gè)位置，以便檢測腿的位置。然后通過(guò)電子方式刺激適當的肌肉，使腳根據需要而屈伸。

　　這是微加工加速度計使一項產(chǎn)品切實(shí)可行的范例。早期型號使用液體傾斜傳感器或活動(dòng)滾珠軸承(用作開(kāi)關(guān))來(lái)確定腿的位置。液體傾斜傳感器的問(wèn)題在于液體會(huì )晃動(dòng)，因此只能慢速步行。在山路上行走時(shí)，很容易迷惑滾珠軸承開(kāi)關(guān)。加速度計則是測量腿后移與腿前移之間的差別，因此山路無(wú)法愚弄該系統，而且也不存在液體晃動(dòng)問(wèn)題。加速度計功耗很低，系統可以采用小型鋰電池工作，使得最終封裝產(chǎn)品并不顯眼。這項應用已經(jīng)實(shí)現。

　　汽車(chē)噪聲消除。加速度計檢測車(chē)廂內的低頻振動(dòng)，消除噪聲系統利用立體聲系統中的揚聲器消除該振動(dòng)。

　　想入非非。雖然加速度計可以毫無(wú)困難地拾取車(chē)廂內的振動(dòng)，但消除噪聲在很大程度上取決于相位。雖然我們可以消除某個(gè)位置的噪聲(例如駕駛員頭部周?chē)?，但其它位置的噪聲可能會(huì )增加。

　　結束語(yǔ)

　　表面微加工加速度計具有高靈敏度、小尺寸、低成本、封裝結實(shí)等特點(diǎn)，能夠測量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加速力，因而使眾多新型應用得以實(shí)現。其中有許多應用并不屬于加速度計的傳統應用范圍，超出了人們的預期?，F在看來(lái)，設計人員的想象力似乎才是潛在應用范圍的限制因素，但有時(shí)候，設計人員也會(huì )想象過(guò)頭!性能的不斷改進(jìn)將催生越來(lái)越多的應用，但對那些違背物理定律的所謂“解決方案”最好敬而遠之。