加速度計和陀螺儀傳感器：原理、檢測及應用

　　物體重心的模擬電壓通過(guò)電荷放大、信號調理、解調及低通濾波，然后利用Σ-Δ ADC將其轉換為數字信號。將ADC輸出的數字比特流送至FIFO緩存器，后者將串行信號轉換為并行數據流。隨后，可通過(guò)諸如I2C或SPI等串行協(xié)議讀取數據流，再將其送至主機做進(jìn)一步處理(圖5)。

　　Σ-Δ ADC具有信號帶寬較窄，分辨率非常高，適合加速度計應用。Σ-Δ ADC輸出由其位數決定，很容易轉換成“g” (單位)，用于加速度計算?！癵”為重力加速度。

　　例如，10位ADC的滿(mǎn)幅讀數為(210 - 1=1023，以3.3V為基準，如果X軸讀數為600，那么我們即可利用下式得出X軸的電壓：

　　每個(gè)加速度都具有零點(diǎn)加速度對應的電壓，該電壓對應于0g。我們首先計算相對于零加速度0g電壓的偏移(在數據資料中給出，假設為1.65V)：

　　現在，為進(jìn)行最終轉換，我們將0.29V除以加速度計的靈敏度(在數據資料中給出，假設為0.475 V/g)：

　　4 多軸加速度計

　　下面，我們結合圖3并以一個(gè)實(shí)際的加速度計為例進(jìn)行討論(圖6)。

　　我們可清晰地將加速度計的每個(gè)元件與其力學(xué)模型關(guān)聯(lián)起來(lái)。

　　將加速度計進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝(90度，如圖7所示)，即可得到較精密應用所需的2軸加速度計。

　　有兩種方法可構建兩軸加速度計：將兩個(gè)不同的單軸加速度計傳感器互相垂直安裝;使用單個(gè)質(zhì)量塊，利用電容傳感器測量沿兩個(gè)軸向的運動(dòng)。

　　5 選擇加速度計

　　為指定應用選擇加速度計時(shí)，考慮以下關(guān)鍵特性非常重要：

　　1. 帶寬 (Hz)：傳感器的帶寬表示加速度計能夠響應的振動(dòng)頻率范圍，或者能夠獲取可靠讀數的頻率。人類(lèi)不可能產(chǎn)生超出10Hz-12Hz范圍的運動(dòng)。所以，對于檢測傾斜或人體運動(dòng)來(lái)說(shuō)，40Hz至60Hz采樣帶寬足以滿(mǎn)足要求。