一文深度了解加速度传感器的应用场景

文 | 传感器技术（WW_CGQJS）

加速度传感器有两种：一种是角加速度传感器，是由陀螺仪改进过来的。另一种就是线加速度传感器。它也能够按丈量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。

往常，加速度传感器普遍应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与剖析以及保险扞卫振动侦查等多种范畴。下面就举例几种应用场景，更好的认识加速度传感器。

三轴加速度传感器的应用

1、车身保险、控制及导航系统中的应用

加速度传感器已被普遍应用于汽车电子范畴，主要集中在车身操控、保险系统和导航，典型的应用如汽车保险气囊（Airbag）、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序（ESP）、电控悬挂系统等。

目前车身保险越来越得到人们的注重，汽车中保险气囊的数量越来越多，相应对传感器的请求也越来越严厉。整个气囊控制系统包含车身外的冲击传感器（Satellite Sensor）、安置于车门、车顶，和前后座等位置的加速度传感器（G-Sensor）、电子控制器，以及保险气囊等。电子控制器通常为16位或32位MCU，当车身遭到撞击时，冲击传感器会在几微秒内将信号发送至该电子控制器。

随后电子控制器会立刻依据碰撞的强度、乘客数量及座椅/保险带的位置等参数，配合散布在整个车厢的传感器传回的数据中止计算和做出相应评价，并在最短的时间内经过电爆驱动器（Squib Driver）启动保险气囊保障乘客的生命保险。

通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车保险请求。该场所下电子稳定性控制系统 (ESC) 就能够经过修正驾驶员操作中的转向缺乏或过度转向，来控制车辆使其不偏离道路。该系统经过运用一个陀螺仪来丈量车辆的偏航角，同时用一个低重力加速度传感器来丈量横向加速度。将所得丈量数据与经过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果中止比对，从而调整车辆转向以避免发作侧滑。

除了车身保险系统这类重要应用以外，目前加速度传感器在导航系统中的也在表演重要角色。 其主要利于GPS卫星信号完成定位。而当进入卫星信号接纳不良的区域或环境中，如遂道、高楼林立、丛林地带，就会因失去信号而丧失导航功用。基于MEMS技术的3轴加速度传感器配合陀螺仪或电子罗盘等元件一同可创建方位推算系统（DR, Dead Reckoning），对GPS系统完成互补性应用。

2、硬盘抗冲击防护

目前由于海量数据对存储方面的需求，硬盘和光驱等元器件被普遍应用到笔记本电脑、手机、数码相机/摄相机、便携式DVD机、PMP等设备中。便携式设备由于其应用场所的缘由，经常会意外跌落或遭到碰撞，而构成对内部元器件的庞大冲击。

为了使设备以及其中数据免受损伤，越来越多的用户对便携式设备的抗冲击才干提出请求。

普通便携式产品的跌落高度为1.2~1.3米，其在撞击大理石质空中时会遭到约50KG的冲击力，硬盘等高速旋转的器件却在此类冲击下显得十分脆弱。

假如在硬盘中内置3轴加速度传感器，当跌落发作时，系统会检测到加速的忽然变更，并执行相应的自我维护操作，如关闭抗震性能差的电子或机械器件，让磁头复位，以减少硬盘的受损水平。

3、消费产品中的创新应用

3轴加速度传感器为传统消费及手持电子设备完成了反动性的创新空间。其可被装置在游戏机手柄上，作为用户动作采集器来感知其手臂前后、左右，和上下等的移动动作，并在游戏中转化为虚拟的场景动作如挥拳、挥球拍、腾跃、甩鱼竿等，把过去单纯的手指运动变成真正的肢体和身体的运动,完成比以往按键操作所不能完成的临场游戏感和参与感。

此外，3轴加速度传感器还可用于电子计步器，人在走动的时分会产生一定规律性的振动，而加速度传感器能够检测振动的过零点，从而计算出人所走的步或跑步所走的步数，从而计算出人所移动的位移。并且应用一定的公式能够计算出卡路里的耗费。

为电子罗盘（3D Compass）提供弥补功用，假如不带倾斜校正的电子指南针，需求用户水平放置。而应用加速度传感器能够丈量倾角的这一原理，能够对电子指南针的倾斜中止弥补。

也可用于数码相机的防抖，检测手持设备的振动/晃动幅度，当振动/晃动幅渡过大时锁住照相快门，使所拍摄的图像永远是明晰的。

3轴加速度传感器的应用范围很广， 还能用于手持设备的姿势辨认和UI操作。例如借助3轴加速度传感器，手持设备可完成画面自动转向。

设备显现的画面和信息会依据用户的动作而自动旋转。其经过内部传感器对重力向量的方向检测来肯定设备处于水平或垂直状态，并自动调整显现状态，给用户带来方便。

4、兴味性扩展功用

3轴加速度传感器对用户操控动作的转变还可转化为许多兴味性的扩展功用上，如虚拟乐器、虚拟骰子游戏，以及“闪讯”（Wave Message）等。

虚拟乐器内置的加速度传感器可检测用户对手持设备的挥舞来控制乐器的节拍和音量等；骰子游戏也采用相似的原理，经过对挥舞等动作的感知来控制虚拟骰子的旋转速度，并借助内部数学模型笼统的物理定律决议其中止的时间。

“闪讯”是一个更富有想象力的应用，用户可应用此功用在空中中止文字编辑。“闪讯”即让手持设备经过加速度传感器捕获用户在空中模仿写字的快速动作，主要合适较暗的环境下运用。手持设备上会装置发光的LED，由于人眼视网膜的视觉暂留现象，其在空中挥舞的动作会在其眼中留下短暂的连续画面，完成写字的一切动作笔顺。

随着MEMS微电子机械系统技术在传感器范畴中的普遍应用，使得加速度传感器的体积变得愈加粗笨、性能得到明显提升。

MEMS加速度传感器在医疗可穿戴设备上的应用

随着可穿戴智能设备的展开，特别是医疗可穿戴智能设备，主要依托的是微型化的各种MEMS陀螺仪、加速度传感器等的运用，用来检测到穿戴者的身体各项信息。例如， MEMS传感器在无创胎心检测中的应用。

一种胎儿心率检测仪（资料图）

检测胎儿心率是一项技术性很强的工作，由于胎儿心率很快，在每分钟l20～160次之间，用传统的听诊器以至只需放大作用的超声多普勒仪，用人工计数很难丈量精确。 此外，超声振动波作用于胎儿，会对胎儿产生很大的不利作用固然检测剂量很低，也属于有损探测范畴，不适于经常性、重复性的检查及家庭运用。

这时，MEMS加速度传感器，便能够提供一种无创胎心检测措施，研制出一种简单易学、直观精确的介于胎心听诊器和多普勒胎儿监护仪之间的临床诊断和孕妇自检的医疗辅助仪器。

经过加速度传感器将胎儿心率转换成模仿电压信号，经前置放大用的仪器放大器完成差值放大。然后中止滤波等一系列中间信号处置，用A/D转换器将模仿电压信号转换成数字信号。经过光隔离器件输入到单片机中止剖析处置，最后输出处置结果。

加速度传感器的其他应用

高压导线舞动的监测

目前国内对导线舞动监测多采用视频图像采集和运动加速度丈量两种主要技术计划。前者在野外高温、高湿、严寒、浓雾、沙尘等天气条件下，不只对视频设备的牢靠性、稳定性请求很高，而且拍摄的视频图像的效果也会遭到影响，在实践运用中只能作为辅助监测伎俩，无法定量剖析导线运动参数；而采用加速度传感器监测导线舞动状况，可定量剖析输电导线某一点上下振动和左右摆动的状况，能测出导线直线运动的振幅和频率。

新型地震加速度传感器

采用传感器和控制系统一体化的设计，传感器采用低功耗微型电子电容式加速度传感器，控制系统运用嵌入式系统，配置了数据采集、电源、授时、通讯等模块，具备有线、无线的多种通讯功用，能够在室内外中止大量的布设，经过多种方式联网，可及时将数据传回处置中心中止实时处置。

全球的传感器市场在不时变更的创新之中呈现出快速增长的趋向。 各国竞相加速新一代传感器的开发和产业化， 新技术的展开将重新定义未来的传感器市场，加速度传感器市场作为其中重要的一种类型， 也将得到更普遍的应用！

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