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加速传感器的分类工作原理及在各领域中的应用

发布时间:2018-10-12 责任编辑:lina

【导读】速度这个词在我 们的生活中可以说是无处不在的,今天我们来了解一下加速传感器的工作原理,以便我们更好的使用生活中的电子设备。
 
速度这个词在我们的生活中可以说是无处不在的,今天我们来了解一下加速 传感器的工作原理,以便我们更好的使用生活中的电子设备。
 
加速传感器顾名思义就是一种能够测量出产品加速度的一种设备。生活中我们一般常用的主要是两种加速度计,分别是角加速度计和线加速度计。生活中我们又将它分为四种类别,分别是压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、 电容式传感器、伺服式传感器。
 
 
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。它也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。
 
加速度传感器的具体应用领域主要在汽车安全领域、游戏控制领域、图像自动翻转领域、电子 指南针 倾斜校正领域、GPS导航系统死角的补偿领域、 计步器 功能领域、防手抖功能领域、闪信功能领域、硬盘保护领域、设备或终端姿态检测领域、智能产品等几大领域,涉及之广可谓无处不在,由此可见,我们了解加速传感器的工作原理的重要性。
 
加速传感器的分类工作原理及在各领域中的应用
 
我们常见的大多数传感器都基本上通用一个工作原理,那就是压电效应。我们顺便对压电效应做一下介绍,以便让大家更好的了解它的工作原理。压电效应就是指某些电介质在遇到外来影响而变形的时候,在晶体内部就会发生极化这种现象,同时会在晶体的表面产生正负极的电荷。当外来影响消失的时候,就又会回到不带电的初始状态,这就是压电效应。下面我们就来讲讲加速度传感器所应用的几个常见领域。
 
车身安全、控制及导航系统中的应用
 
加速度传感器已被广泛应用于汽车电子领域,主要集中在车身操控、安全系统和导航,典型的应用如汽车安全气囊(Airbag)、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序(ESP)、电控悬挂系统等。
 
目前车身安全越来越得到人们的重视,汽车中安全气囊的数量越来越多,相应对传感器的要求也越来越严格。整个气囊控制系统包括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,以及安全气囊等。电子控制器通常为16位或32位MCU,当车身受到撞击时,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即根据碰撞的强度、乘客数量及座椅/安全带的位置等参数,配合分布在整个车厢的传感器传回的数据进行计算和做出相应评估,并在最短的时间内通过电爆驱动器(Squib Driver)启动安全气囊保证乘客的生命安全。
 
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安全要求。该场合下电子稳定性控制系统 (ESC) 就能够通过修正驾驶员操作中的转向不足或过度转向,来控制车辆使其不偏离道路。该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角,同时用一个低重力加速度传感器来测量横向加速度。将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对,从而调整车辆转向以防止发生侧滑。
 
除了车身安全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扮演重要角色。 其主要利于GPS卫星信号实现定位。而当进入卫星信号接收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能。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起可创建方位推算系统(DR, Dead Reckoning),对GPS系统实现互补性应用。
 
加速传感器的分类工作原理及在各领域中的应用
 
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发展,特别是医疗可穿戴智能设备,主要依靠的是微型化的各种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。
 
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,用传统的听诊器甚至只有放大作用的超声多普勒仪,用人工计数很难测量准确。 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尽管检测剂量很低,也属于有损探测范畴,不适于经常性、重复性的检查及家庭使用。
 
这时,MEMS加速度传感器,便可以提供一种无创胎心检测方法,研制出一种简单易学、直观准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。
 
通过加速度传感器将胎儿心率转换成模拟电压信号,经前置放大用的仪器放大器实现差值放大。然后进行滤波等一系列中间信号处理,用A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号。通过光隔离器件输入到单片机进行分析处理,最后输出处理结果。
 
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广泛应用到笔记本电脑、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合的原因,经常会意外跌落或受到碰撞,而造成对内部元器件的巨大冲击。
 
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能力提出要求。
 
一般便携式产品的跌落高度为1.2~1.3米,其在撞击大理石质地面时会受到约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。
 
如果在硬盘中内置3轴加速度传感器,当跌落发生时,系统会检测到加速的突然变化,并执行相应的自我保护操作,如关闭抗震性能差的电子或机械器件,让磁头复位,以减少硬盘的受损程度。
 
 
加速传感器的分类工作原理及在各领域中的应用
 
 
 
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