加速度传感器是什么？一文总结加速度传感器原理，几分钟带你搞懂

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在这之前给大家简单地介绍了一下压力传感器，大家如果错过的，点击下方标题可以直接跳转。

什么是压力传感器？几分钟带你搞懂压力传感器工作原理

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这篇文章将给大家介绍一下

加速度传感器是什么？

根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器有电容式、电感式、应变式等。

如下图所示，PCBA上被黄色圈出来的地方为一个加速度传感器。

加速度传感实物图

通过测量重力加速度，可以计算出设备相对于水平面的倾斜度，也可以通过分析动态加速度来计算设备的运动。

一些智能手表会有安装加速度传感器和陀螺仪芯片技术。

加速度传感器如何测量加速度？

加速度传感器沿三个轴运动：

加速度计轴读数以浮点值的形式提供，以 m/s^2 为单位。

具体的如下图所示：

加速度传感器原理-如何工作？

加速度传感器经常用于大型电子设备的简单电路，尽管外观不起眼，但加速度传感器以多种方式工作，其中两种是压电加速度计 和电容加速度计。

压电加速度传感器--压电效应

压电加速度传感器 主要应用的是压电效应 ，压电效应是最流行的形式。主要使用加速力而受到的微观晶体结构，压力会在晶体中产生电压，加速度传感器将这个压力转换为速度和方向。

压力加速度传感器

压力加速度传感器--压电效应的工作原理

压力加速度传感器原理图

如上图的模型所示，加速度传感器包含微观晶体结构，当发生振动时会产生电压，然后产生的电压会产生加速度的读数。

电容式加速度传感器-电容变化

电容加速度传感器 感应结构之间的电容变化 。如果加速力移动这些微结构中的一个，则电容会发生变化，并且加速度传感器会将此电容转换为电压以进行解释。

电容式加速度传感器

电容加速度传感器--电容变化的工作原理

力 = 质量 x 加速度，所以要找到加速度，它需要存在的力 / 物体的质量。这就是电容加速度传感器中电容效应的工作原理：

电容加速度传感器原理图

加速度传感器的功能--加速传感器倾斜角度

加速度传感器可用于测量倾斜角。由重力引起的加速度的持续测量可以用加速度传感器来测量。具体的如下所示：

加速度传感器测量倾斜角

加速度传感器的功能--加速传感器跟踪运动

虽然很容易认为使用加速度传感器来跟踪物体随时间的位置是比较简单的，但是使用加速度传感器跟踪绝对位置还是没有那么容易。

加速度传感器的功能--加速传感器测量振动

加速度传感器可用于测量振动的频率和幅度 。加速传感器可用于测量小到人类无法察觉到的加速度效应，例如检测地震事件或测量建筑物的共振频率。

可以测量的振动频率范围和振幅取决于加速度计的速度和噪音水平，为了得到一相对准确的结果，确保加速度传感器的数据速率至少比最快振动频率快 4 倍，还需要确保加速度传感器的本底噪声明显小于信号预计。

加速度传感器的功能--加速传感器测量高频振动

如果你将加速度传感器安装在比加速度传感器测量速度更快的强烈振动的机器上，有可能存在混叠效应和偏移，从而影响测量。

如果你测量的结构可能会产生高频振动，建议使用某种防震架将加速度传感器与这些振动隔离开来，通常是由橡胶、松紧、或者弹簧制成的比较简单的物件。

加速度传感器的应用领域

加速度传感器在各个领域发挥着重要作用，包括工业、医疗、社会应用和国内应用，用于监测各种物体的运动。

加速度传感器 主要用于汽车安全气囊 、防抱死制动系统 、牵引力控制系统 等的安全性能中。

加速度传感器 可以检测上、下、左、右倾角 的变化，因此通过向前倾斜手持设备来控制游戏中物体的前后左右方向非常简单和落后。

使用加速度传感器检测手持设备的旋转和方向，实现对待显示图像的归一化 。

1、保持图像清晰

使用加速度传感器检测手持设备的振动/抖动幅度 ，当振动/抖动幅度过大时，锁定相机快门，使拍摄的图像始终清晰 。

2、计步器

加速度传感器 可以检测交流信号和物体的振动 。人走路时会产生一定规律的振动，加速度传感器可以检测到振动的过零点，计算出人的步数或跑步者的步数 ，从而计算人移动的位移 ，并且使用一定的公式可以计算卡路里消耗 。

3、确定手机标题

加速度传感器根据 手机标题的方式在横向和纵向模式之间旋转显示。

加速度传感器通过测量磁通量的大小来确定方向。当加速度传感器倾斜时，通过加速度传感器的磁通量会发生变化，导致方向误差。加速度传感器可以测量倾斜角度的原理可以补偿电子罗盘的倾斜。

GPS系统 通过接收以120度分布的三个卫星信号来确定物体的位置。在一些特殊的场合和地形，如隧道、高楼、丛林地区，GPS信号会变弱甚至完全丢失，这就是所谓的死胡同。

通过安装加速度传感器 和我们之前使用的惯性导航，可以测量系统的死区 。将加速度传感器积分一次就变成了单位时间的速度变化量，从而测量死区中物体的运动。

笔记本电脑中的加速度传感器 可保护硬盘驱动器免受损坏。如果笔记本电脑在使用过程中摔倒，加速度传感器会检测到摔倒并立即关闭硬盘驱动器，以避免读取头撞到硬盘驱动器盘片。

以上就是关于加速度传感器的一些知识，希望大家多多支持我。

图片来源于网络

加速度传感器的不同用途

大家好，我是【广州工控传感★科技】振动传感器事业部，张工。

加速度传感器有多种形式。以下每一项在工业环境中都有自己的应用。1.应变式传感器 另一种类型的振动传感器是应变仪，它是一种直接贴在被监控机器表面的箔片。箔片包含导电网格。当电网被拉伸或压缩时——例如当那件设备振动时——它会改变电网的电阻。通过读取电网电阻的变化，通过它的电流将需要或多或少的时间才能通过。

这些读数可用于根据材料“应变”的程度来测量物体的振动。为了正常工作，应变片需要完美地粘合到表面上，这意味着安装可能会有点耗时。

用途： 应变传感器本身并不昂贵，最好用于不平坦或弯曲的表面。但是，您确实需要特殊设备来放大和读取仪表产生的信号，这可能会很昂贵。

2.加速度传感器

到目前为止，最常见的振动传感器类型是加速度传感器，它测量给定组件的速度变化。当连接到一件设备上时，任何振动都会反映速度的变化，这将导致加速度传感器产生电信号。然后将该信号解释为产生振动的数据。最常用的加速度传感器类型是压电加速度传感器，它在大多数频率下产生强烈、清晰的信号。然而，压阻式加速度传感器正变得越来越流行，因为它们在高频和低频下表现更好。缺点是它们的成本是电压传感器的五倍。用途： 加速度传感器通常用于一般振动分析。但是，它们确实需要支持电子设备才能有用。

3.涡流振动传感器 涡流传感器是一种非接触式传感器，可产生用于测量给定物体相对运动的磁场。如果传感器固定到位并且物体正在振动，则该运动将记录在磁场中。电容式位移传感器以类似的方式工作，但使用强电场而不是磁场。由于涡流传感器测量相对运动（即相对于传感器位置的运动），它们必须固定到位。他们不需要与资产接触的事实使它们成为精密资产或设置的理想选择。用途： 涡流传感器经常用于使用易碎设备且测量需要精确的实验室。在实验室之外，他们看不到太多用处。

4.激光位移振动传感器

与涡流传感器一样，激光位移传感器是非接触式传感器，除了不使用磁场和电流，它们使用带有三角测量的激光束。光束瞄准资产并通过接收透镜反射回接收元件。物体位置的任何变化都会导致光束撞击接收元件的不同部分。用途： 激光位移传感器在清洁环境中对静止物体的工作效果最好，并且不会干扰精密仪器。然而，它们在崎岖的环境中往往表现不佳，而且它们非常昂贵。

5.陀螺仪振动传感器

陀螺仪是一种接触式传感器，用于测量角速度，即物体转动或旋转的速度。他们通过使用MEMS（微机电系统）技术来做到这一点，该技术可以准确测量物体每秒旋转多少度。在振动监测中，陀螺仪通常不单独使用。相反，它们用于补充您从加速度传感器获得的数据和方向数据。用途： 陀螺仪可与旋转设备上的加速度传感器一起使用，填补所提供数据的空白。使用MEMS技术，它们相当便宜，非常适合低预算应用。6.麦克风振动传感器 振动会产生声音，而这种声音通常超出人类的听觉范围。麦克风传感器（也称为声压传感器）可以提供设备操作员通常无法检测到的高频振动中可能发生的变化的一些基本信息。麦克风传感器具有成本效益高的优势，尽管它们提供的信息相当有限。

用途： 麦克风传感器可以准确检测振动频率的变化，但不是绝对值。此外，它们在精确定位振动源方面不是很有效，这意味着它们通常与加速度传感器一起使用。7.振动计 振动计是一种手持设备，用于分析振动数据并将其转换为可读格式。它们通常包括加速度计，但没有的模型可以连接到已安装的加速度计，让您快速了解资产的当前健康状况。

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