加速度计-工作原理及其用途

加速度计-是什么，有什么作用？哪些解决方案中值得应用加速度计？加速度计是能够测量和分析线性和角加速度的设备。在几乎所有生活领域中使用的众多基本设备和系统中，此功能是必不可少的，不论是日常使用的家用电器还是专业的工业和研发应用中的设备。

加速度计\-是什么，有什么作用?

加速度计用于测量静态重力加速度，从而可以确定被测物体与垂直方向的偏离角度，以及由于冲击、运动、碰撞或振动（即几十振幅的低频和低频振动）引起的动态加速度的测量。

• 加速度计在测量振动时如何工作？加速度计直接在振动的物体上测量，从而可以将振动能量转换为与物体的瞬时加速度成比例的电信号。
• 加速度计作用？振动测量通常用于诊断承受高应力的机器、设备或结构的运行状况，如：钢桅杆结构、桥梁或建筑结构。此外，加速度计还用于保护硬盘免受损坏，以及应用于医疗和体育设备、相机和摄像机、智能手机、遥控器、控制器和导航系统中。
• 什么是加速度计？它不过是一个加速度转换器，可以测量自己在太空中的运动。加速度计有三种基本类型，本文稍后将更详细地介绍。

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加速度计-工作原理

加速度计的工作原理并不太复杂。它以g为单位测量加速度，并且可以在一个、两个或三个平面上进行测量。当前，最常用的是3轴加速度计，其结构由三个加速度计组成，每个加速度计在X、Y和Z平面上沿不同方向测量加速度。三轴加速度计的一个示例是OKYSTAR OKY3230。

如果任何平面上的加速度的作用方向和传感器指向的方向相反，则加速度计将以负值测量加速度。否则，将以正值测量加速度。

如果加速度计不受任何外部加速度的影响，则该设备将仅测量相对地球的加速度，即重力。假设3轴加速度计的放置方式是X轴上的传感器指向左侧，Y轴上的传感器向下，Z轴上的传感器向前且不受任何力的影响，则加速度计将返回以下值：X = 0 g, Y = 1 g, Z = 0 g。如果将同一加速度计向左偏转，则其读数将显示：X = 1 g, Y = 0 g, Z = 0 g。同样，当向右倾斜时，X平面将返回X = -1 g。给定的加速度测量相关性，由监控加速度计工作的系统算法来实现。

加速度计有哪些类型，如何构建加速度计？

在加速度计的基本类型中，可以突出三种类型：MEMS电容式加速度计、压电式加速度计和压阻式加速度计.

MEMS电容式加速度计

采用MEMS技术的电容式加速度计是市场上最经济、最普通和最小的加速度计。MEMS电容式加速度计如何工作？其工作原理简化为将重物放置于弹簧上。弹簧的一端连接到梳状电容器的表面，而另一端则连接至安装的砝码。在作用于传感器上的力的影响下，重物在弹簧上移动，这改变了电容元件与质量之间的距离，从而改变了电容量。MEMS加速度计的一个示例是SPARKFUN ELECTRONICS INC. DEV-09267或者SPARKFUN ELECTRONICS INC. BOB-13926。

MEMS电容式加速度计主要用于可穿戴设备、移动设备和广为人知的消费电子产品。MEMS加速度计最大优点之一是可以直接在PCB上安装。MEMS加速度计的缺点包括较低的测量精度，尤其是在较高幅度和频率的测量中，这使其不适用于专业的工业应用。

压阻式加速度计

加速度计的另一种类型是采用压阻效应的传感器。压阻式加速度计的作用是什么？它的工作原理类似于应变仪，即应变仪传感器。此种类型的加速度计配备有压阻材料，该材料在外力的作用下会变形，从而引起电阻的变化。

然后，将电阻的变化转换为与加速度计集成在一起的接收器接收到的电信号。压阻式加速度计具有较大的测量范围，因此能够记录高振幅和高频率的振动，这在各种碰撞测试中非常有用。

压阻式加速度计的另一个优点是能够测量慢速变化的信号，这使其可应用在惯性导航系统以计算系统组件的速度和位移。

压电加速度计的工作原理使其不耐环境温度的变化，因此需要温度补偿。此外，此类型的加速度计在检测微弱信号方面存在问题，并且比MEMS电容式加速度计昂贵得多。

压电加速度计

什么是压电加速度计？该加速度计是用于测量振动水平的最常用传感器之一。因此，压电加速度计通常在工业应用中用于诊断和控制机器与设备。压电加速度计如何工作？它的工作类似于压阻系统的功能。但是，在加速的影响下，它们不会改变其电阻，而是产生一定值的电压。这些传感器的测量元件通常是锆钛酸铅（PZT）。锆钛酸铅发生变形并产生电荷。压电加速度计具有很高的灵敏度和精度，因此适用于多种应用，从极其先进和精确的地震测量到恶劣条件下的碰撞和破坏性测试。压电加速度计的输出通常会被放大，并进行温度补偿。通过将信号传输到积分器输入，可以方便地计算对象的位移。

其他加速度计

其他加速度计设计包括IEPE结构，该设计通常用于测量振动。值得一提的是，压电电荷加速计适合应用于极端温度。