對于手機發(fā)燒友來說,對手機加速傳感器肯定不會感到陌生，它能在手機上體驗在3D游戲上增加體驗使用效果。但是你了解它們是如何工作的嗎?其實手機加速傳感器屬于加速度傳感器的一種，在下面的文章中，將介紹加速度傳感器的工作原理及應(yīng)用，希望大家對加速度傳感器有個更全面的了解。

什么是加速度傳感器

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。

加速度傳感器分類與工作原理

1、壓電式

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。

壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

2、壓阻式

基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實驗、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等領(lǐng)域。

3、電容式

容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器。電容式加速度傳感器/電容式加速度計是對比較通用的加速度傳感器。在某些領(lǐng)域無可替代，如安全氣囊，手機移動設(shè)備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計采用了微機電系統(tǒng)(MEMS)工藝，在大量生產(chǎn)時變得經(jīng)濟，從而保證了較低的成本。

4、伺服式

伺服式加速度傳感器是一種閉環(huán)測試系統(tǒng)，具有動態(tài)性 能好、動態(tài)范圍大和線性度好等特點。

工作原理：傳感器的振動系統(tǒng)由 "m-k”系統(tǒng)組成，與一般加速度計相同，但質(zhì)量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有 加速度輸入時，質(zhì)量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經(jīng)伺服放大器 放大后轉(zhuǎn)換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產(chǎn)生電磁恢復(fù)力，力圖使質(zhì)量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環(huán)狀態(tài)下工作。

由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度 測量技術(shù)廣泛地應(yīng)用于慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中，在高精度的振動測量和標定中也有應(yīng)用。

加速度傳感器應(yīng)用

1、游戲控制

加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過前后傾斜手持設(shè)備來實現(xiàn)對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。

2、圖像自動翻轉(zhuǎn)

用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動作及方向，實現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。

3、汽車安全

加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。

4、盤保護

利用加速度傳感器檢測自由落體狀態(tài)，從而對迷你硬盤實施必要的保護。由于外界的輕微振動就會對硬盤產(chǎn)生很壞的后果，使數(shù)據(jù)丟失。而利用加速度傳感器可以檢測自由落體狀態(tài)。當檢測到自由落體狀態(tài)時，讓磁頭復(fù)位，以減少硬盤的受損程度。

5、閃信功能

通過揮動手持設(shè)備實現(xiàn)在空中顯示文字，用戶可以自己編寫顯示的文字。這個閃信功能是利用人們的視覺殘留現(xiàn)象，用加速度傳感器檢測揮動的周期，實現(xiàn)所顯示文字的準確定位。

6、防手抖功能

用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的振動/晃動幅度，當振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。

7、計步器功能

加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動，人在走動的時候會產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動，而加速度傳感器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計算出人所移動的位移。并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。

8、智能產(chǎn)品

加速度傳感器在微信功能中的創(chuàng)新功能突破了電子產(chǎn)品的千遍一律，這個功能的實現(xiàn)來源傳感器的方向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等參數(shù)的特性。

9、設(shè)備或終端姿態(tài)檢測

加速度傳感器和陀螺儀通常稱為慣性傳感器，常用于各種設(shè)備或終端中實現(xiàn)姿態(tài)檢測，運動檢測等，也就很適合玩體感游戲的人群。加速度傳感器利用重力加速度，可以用于檢測設(shè)備的傾斜角度，但是它會受到運動加速度的影響，使傾角測量不夠準確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補償。

10、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)死角的補償

在一些特殊的場合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號會變?nèi)跎踔镣耆ィ@也就是所謂的死角。而通過加裝加速度傳感器及以前我們所通用的慣性導(dǎo)航，便可以進行系統(tǒng)死區(qū)的測量。對加速度傳感器進行一次積分，就變成了單位時間里的速度變化量，從而測出在死區(qū)內(nèi)物體的移動。

常見加速度傳感器

1、手機加速傳感器

手機加速傳感器的工作原理是由敏感元件將測點的加速度信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，進入前置放大電路，經(jīng)過信號調(diào)理電路改善信號的信噪比，再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，最后送入計算機，計算機再進行數(shù)據(jù)存儲和顯示。

2、重力加速度傳感器

重力加速度傳感器能夠感知到加速力的變化，加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，比如晃動、跌落、上升、下降等各種移動變化都能被G-sensor轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過微處理器的計算分析后，就能夠完成程序設(shè)計好的功能，內(nèi)置了G-sensor的MP3播放器就能根據(jù)使用者的甩動方向，前后更換歌曲，放進衣袋的時候也能夠計算出使用者的前進步伐。

個別高端筆記本例如IBM高端系列也內(nèi)置了G-sensor，在感知發(fā)生劇烈加速度時(如開始跌落)，立即保護硬盤，避免硬盤損害。

3、壓電式加速度傳感器

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。它是利用某些物質(zhì)如石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

壓電式加速度傳感器具有動態(tài)范圍大、頻率范圍寬、堅固耐用、受外界干擾小以及壓電材料受力自產(chǎn)生電荷信號不需要任何外界電源等特點，是被最為廣泛使用的振動測量傳感器。與壓阻和電容式相比，其最大的缺點是壓電式加速度傳感器不能測量零頻率的信號。

在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中，壓電式加速度傳感器應(yīng)用在很多數(shù)碼產(chǎn)品中，比如攝像機、數(shù)碼相機以及汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面。

結(jié)語：隨著微電子機械系統(tǒng)技術(shù)在傳感器領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)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，這無疑促進了它在消費電子領(lǐng)域中的應(yīng)用，在市場中的份額也在不斷提升。

審核編輯:湯梓紅