細數加速度傳感器的7大應用場(chǎng)景

　　加速度傳感器有兩種：一種是角加速度傳感器，是由陀螺儀改進(jìn)過(guò)來(lái)的。另一種就是線(xiàn)加速度傳感器。它也可以按測量軸分為單軸、雙軸和三軸加速度傳感器。

　　現在，加速度傳感器廣泛應用于游戲控制、手柄振動(dòng)和搖晃、汽車(chē)制動(dòng)啟動(dòng)檢測、地震檢測、工程測振、地質(zhì)勘探、振動(dòng)測試與分析以及安全保衛振動(dòng)偵察等多種領(lǐng)域。下面就舉例幾種應用場(chǎng)景，更好的認識加速度傳感器。

　　三軸加速度傳感器的應用

　　1、車(chē)身安全、控制及導航系統中的應用

　　加速度傳感器已被廣泛應用于汽車(chē)電子領(lǐng)域，主要集中在車(chē)身操控、安全系統和導航，典型的應用如汽車(chē)安全氣囊(Airbag)、ABS防抱死剎車(chē)系統、電子穩定程序(ESP)、電控懸掛系統等。

　　目前車(chē)身安全越來(lái)越得到人們的重視，汽車(chē)中安全氣囊的數量越來(lái)越多，相應對傳感器的要求也越來(lái)越嚴格。整個(gè)氣囊控制系統包括車(chē)身外的沖擊傳感器(Satellite Sensor)、安置于車(chē)門(mén)、車(chē)頂，和前后座等位置的加速度傳感器(G-Sensor)、電子控制器，以及安全氣囊等。電子控制器通常為16位或32位MCU，當車(chē)身受到撞擊時(shí)，沖擊傳感器會(huì )在幾微秒內將信號發(fā)送至該電子控制器。

　　隨后電子控制器會(huì )立即根據碰撞的強度、乘客數量及座椅/安全帶的位置等參數，配合分布在整個(gè)車(chē)廂的傳感器傳回的數據進(jìn)行計算和做出相應評估，并在最短的時(shí)間內通過(guò)電爆驅動(dòng)器(Squib Driver)啟動(dòng)安全氣囊保證乘客的生命安全。

　　通常僅靠ABS和牽引控制系統無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛在彎曲路段上的行車(chē)安全要求。該場(chǎng)合下電子穩定性控制系統 (ESC) 就能夠通過(guò)修正駕駛員操作中的轉向不足或過(guò)度轉向，來(lái)控制車(chē)輛使其不偏離道路。該系統通過(guò)使用一個(gè)陀螺儀來(lái)測量車(chē)輛的偏航角，同時(shí)用一個(gè)低重力加速度傳感器來(lái)測量橫向加速度。將所得測量數據與通過(guò)行駛速度和車(chē)輪傾斜角兩項數據計算得到的結果進(jìn)行比對，從而調整車(chē)輛轉向以防止發(fā)生側滑。

　　除了車(chē)身安全系統這類(lèi)重要應用以外，目前加速度傳感器在導航系統中的也在扮演重要角色。 其主要利于GPS衛星信號實(shí)現定位。而當進(jìn)入衛星信號接收不良的區域或環(huán)境中，如遂道、高樓林立、叢林地帶，就會(huì )因失去信號而喪失導航功能?；贛EMS技術(shù)的3軸加速度傳感器配合陀螺儀或電子羅盤(pán)等元件一起可創(chuàng )建方位推算系統(DR， Dead Reckoning)，對GPS系統實(shí)現互補性應用。

　　2、硬盤(pán)抗沖擊防護

　　目前由于海量數據對存儲方面的需求，硬盤(pán)和光驅等元器件被廣泛應用到筆記本電腦、手機、數碼相機/攝相機、便攜式DVD機、PMP等設備中。便攜式設備由于其應用場(chǎng)合的原因，經(jīng)常會(huì )意外跌落或受到碰撞，而造成對內部元器件的巨大沖擊。

　　為了使設備以及其中數據免受損傷，越來(lái)越多的用戶(hù)對便攜式設備的抗沖擊能力提出要求。

　　一般便攜式產(chǎn)品的跌落高度為1。2~1。3米，其在撞擊大理石質(zhì)地面時(shí)會(huì )受到約50KG的沖擊力，硬盤(pán)等高速旋轉的器件卻在此類(lèi)沖擊下顯得十分脆弱。

　　如果在硬盤(pán)中內置3軸加速度傳感器，當跌落發(fā)生時(shí)，系統會(huì )檢測到加速的突然變化，并執行相應的自我保護操作，如關(guān)閉抗震性能差的電子或機械器件，讓磁頭復位，以減少硬盤(pán)的受損程度。

　　3、消費產(chǎn)品中的創(chuàng )新應用

　　3軸加速度傳感器為傳統消費及手持電子設備實(shí)現了革命性的創(chuàng )新空間。其可被安裝在游戲機手柄上，作為用戶(hù)動(dòng)作采集器來(lái)感知其手臂前后、左右，和上下等的移動(dòng)動(dòng)作，并在游戲中轉化為虛擬的場(chǎng)景動(dòng)作如揮拳、揮球拍、跳躍、甩魚(yú)竿等，把過(guò)去單純的手指運動(dòng)變成真正的肢體和身體的運動(dòng)，實(shí)現比以往按鍵操作所不能實(shí)現的臨場(chǎng)游戲感和參與感。

　　此外，3軸加速度傳感器還可用于電子計步器，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生一定規律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。

　　為電子羅盤(pán)(3D Compass)提供補償功能，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶(hù)水平放置。而利用加速度傳感器可以測量?jì)A角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進(jìn)行補償。

　　也可用于數碼相機的防抖，檢測手持設備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度，當振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過(guò)大時(shí)鎖住照相快門(mén)，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。

　　3軸加速度傳感器的應用范圍很廣， 還能用于手持設備的姿態(tài)識別和UI操作。例如借助3軸加速度傳感器，手持設備可實(shí)現畫(huà)面自動(dòng)轉向。

　　設備顯示的畫(huà)面和信息會(huì )根據用戶(hù)的動(dòng)作而自動(dòng)旋轉。其通過(guò)內部傳感器對重力向量的方向檢測來(lái)確定設備處于水平或垂直狀態(tài)，并自動(dòng)調整顯示狀態(tài)，給用戶(hù)帶來(lái)方便。

　　4、趣味性擴展功能

　　3軸加速度傳感器對用戶(hù)操控動(dòng)作的轉變還可轉化為許多趣味性的擴展功能上，如虛擬樂(lè )器、虛擬骰子游戲，以及“閃訊”(Wave Message)等。

　　虛擬樂(lè )器內置的加速度傳感器可檢測用戶(hù)對手持設備的揮動(dòng)來(lái)控制樂(lè )器的節奏和音量等;骰子游戲也采用類(lèi)似的原理，通過(guò)對揮動(dòng)等動(dòng)作的感知來(lái)控制虛擬骰子的旋轉速度，并借助內部數學(xué)模型抽象的物理定律決定其停止的時(shí)間。

　　“閃訊”是一個(gè)更富有想象力的應用，用戶(hù)可利用此功能在空中進(jìn)行文字編輯?！伴W訊”即讓手持設備通過(guò)加速度傳感器捕捉用戶(hù)在空中模擬寫(xiě)字的快速動(dòng)作，主要適合較暗的環(huán)境下使用。手持設備上會(huì )安裝發(fā)光的LED，由于人眼視網(wǎng)膜的視覺(jué)暫留現象，其在空中揮動(dòng)的動(dòng)作會(huì )在其眼中留下短暫的連續畫(huà)面，完成寫(xiě)字的所有動(dòng)作筆順。

　　隨著(zhù)MEMS微電子機械系統技術(shù)在傳感器領(lǐng)域中的廣泛應用，使得加速度傳感器的體積變得更加輕便、性能得到明顯提升。

　　MEMS加速度傳感器在醫療可穿戴設備上的應用

　　隨著(zhù)可穿戴智能設備的發(fā)展，特別是醫療可穿戴智能設備，主要依靠的是微型化的各種MEMS陀螺儀、加速度傳感器等的運用，用來(lái)檢測到穿戴者的身體各項信息。例如， MEMS傳感器在無(wú)創(chuàng )胎心檢測中的應用。

　　檢測胎兒心率是一項技術(shù)性很強的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統的聽(tīng)診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計數很難測量準確。 此外，超聲振動(dòng)波作用于胎兒，會(huì )對胎兒產(chǎn)生很大的不利作用盡管檢測劑量很低，也屬于有損探測范疇，不適于經(jīng)常性、重復性的檢查及家庭使用。

　　這時(shí)，MEMS加速度傳感器，便可以提供一種無(wú)創(chuàng )胎心檢測方法，研制出一種簡(jiǎn)單易學(xué)、直觀(guān)準確的介于胎心聽(tīng)診器和多普勒胎兒監護儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫療輔助儀器。

　　通過(guò)加速度傳感器將胎兒心率轉換成模擬電壓信號，經(jīng)前置放大用的儀器放大器實(shí)現差值放大。然后進(jìn)行濾波等一系列中間信號處理，用A/D轉換器將模擬電壓信號轉換成數字信號。通過(guò)光隔離器件輸入到單片機進(jìn)行分析處理，最后輸出處理結果。

　　加速度傳感器的其他應用

　　高壓導線(xiàn)舞動(dòng)的監測

　　目前國內對導線(xiàn)舞動(dòng)監測多采用視頻圖像采集和運動(dòng)加速度測量?jì)煞N主要技術(shù)方案。前者在野外高溫、高濕、嚴寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對視頻設備的可靠性、穩定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會(huì )受到影響，在實(shí)際使用中只能作為輔助監測手段，無(wú)法定量分析導線(xiàn)運動(dòng)參數;而采用加速度傳感器監測導線(xiàn)舞動(dòng)情況，可定量分析輸電導線(xiàn)某一點(diǎn)上下振動(dòng)和左右擺動(dòng)的情況，能測出導線(xiàn)直線(xiàn)運動(dòng)的振幅和頻率。

　　新型地震加速度傳感器

　　采用傳感器和控制系統一體化的設計，傳感器采用低功耗微型電子電容式加速度傳感器，控制系統使用嵌入式系統，配置了數據采集、電源、授時(shí)、通信等模塊，具備有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)的多種通信功能，可以在室內外進(jìn)行大量的布設，通過(guò)多種方式聯(lián)網(wǎng)，可及時(shí)將數據傳回處理中心進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。