無線加速度傳感器加速度傳感器分類介紹
無線加速度傳感器:加速度傳感器的七大應(yīng)用場景
三軸加速度傳感器的應(yīng)用
1.車身安全、調(diào)節(jié)和導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用
加速度傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域,重點是車身控制、安全系統(tǒng)和導(dǎo)航。典型應(yīng)用包括汽車安全氣囊、ABS防抱死制動系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸架系統(tǒng)等。
現(xiàn)在越來越重視車身安全,汽車的安全氣囊越來越多,所以對傳感器的要求也越來越嚴(yán)格。整個安全氣囊調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括車身外部的衛(wèi)星傳感器、安裝在車門、車頂、前后座的G傳感器、電子調(diào)節(jié)器、安全氣囊等。通常,電子調(diào)節(jié)器是16位或32位MCU。當(dāng)車身受到撞擊時,撞擊傳感器會在幾微秒內(nèi)向電子調(diào)節(jié)器發(fā)出信號。
然后,電子調(diào)節(jié)器會根據(jù)碰撞強(qiáng)度、乘客數(shù)量、座椅/安全帶位置等主要參數(shù),立即進(jìn)行計算并做出相應(yīng)的評估,配合分布在車廂各處的傳感器傳回的數(shù)據(jù),在最短的時間內(nèi)通過引爆管驅(qū)動器啟動安全氣囊,確保乘客的安全。
總的來說,單靠ABS和牽引力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不能滿足彎道安全行駛的要求的。在這種情況下,電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)可以通過糾正駕駛員操作中的轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度來調(diào)整汽車,使其不偏離道路。該系統(tǒng)使用陀螺儀來測量汽車的偏航角,使用低重力加速度傳感器來測量橫向加速度。通過將測得的數(shù)據(jù)與行駛速度和車輪傾角的計算結(jié)果進(jìn)行比較,來調(diào)整汽車的轉(zhuǎn)向,避免側(cè)滑。
除了車身安全系統(tǒng)等重要應(yīng)用外,加速度傳感器在導(dǎo)航系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用。關(guān)鍵是實現(xiàn)GPS衛(wèi)星信號的定位。但是當(dāng)你進(jìn)入一個衛(wèi)星信號接收很差的區(qū)域或環(huán)境,比如隧道、高樓、叢林地區(qū),你就會因為失去信號而失去導(dǎo)航功能?;贛EMS技術(shù)的三軸加速度傳感器可以與陀螺儀或電子羅盤結(jié)合,創(chuàng)建航位推算系統(tǒng)(DR),可以實現(xiàn)與GPS系統(tǒng)的互補(bǔ)應(yīng)用。
2.硬盤防撞擊保護(hù)
現(xiàn)在,由于海量數(shù)據(jù)的存儲需求,硬盤、光驅(qū)等部件被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)/攝像機(jī)、便攜式DVD播放器、PMP等設(shè)備中。便攜式設(shè)備由于其應(yīng)用場合,經(jīng)常會發(fā)生跌落或意外撞擊,對內(nèi)部元器件造成很大沖擊。
為了防止設(shè)備和其中的數(shù)據(jù)被破壞,越來越多的用戶要求便攜式設(shè)備具有抗沖擊能力。
大多數(shù)便攜式產(chǎn)品的跌落高度為1。2~1。3米,打在大理石地面上,會受到50KG左右的沖擊。然而,硬盤等高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備在這種沖擊下非常脆弱。
如果硬盤內(nèi)置3軸加速度傳感器,系統(tǒng)會在跌落發(fā)生時檢查加速度的突變,并進(jìn)行相應(yīng)的自我保護(hù)操作,如關(guān)閉抗震性能差的電子或機(jī)械設(shè)備,重置磁頭,以縮短硬盤的損壞程度。
3.消費(fèi)品中的創(chuàng)新應(yīng)用。
3軸加速度傳感器為傳統(tǒng)消費(fèi)電子和手持電子設(shè)備實現(xiàn)了革命性的創(chuàng)新空間。它可以安裝在游戲機(jī)的手柄上,作為用戶反應(yīng)采集器,感知手臂的前后、上下、上下等運(yùn)動反應(yīng)。并且可以轉(zhuǎn)換成揮拳、揮球拍、跳躍、扔魚竿等虛擬場景反應(yīng)。在游戲中,讓以往簡單的手指動作變成真實的肢體動作,實現(xiàn)以往按鍵操作無法實現(xiàn)的臨場游戲感和參與感。
此外,三軸加速度傳感器還可以用在電子計步器中,當(dāng)人們行走時,電子計步器會引起必要的有規(guī)律的振動。當(dāng)加速度傳感器可以檢測到振動的過零點時,就會計算出人走的步數(shù)或者跑步的步數(shù),進(jìn)而計算出人的位移。并且熱量消耗可以通過必要的公式計算出來。
為電子羅盤(3D羅盤)提供補(bǔ)償功能。如果沒有帶傾斜校正的電子羅盤,用戶應(yīng)該將其水平放置。借助加速度傳感器可以測量傾斜角度的原理,可以補(bǔ)償電子羅盤的傾斜。
也可用于數(shù)碼相機(jī)防抖,檢查手持設(shè)備的震動/抖動幅度,震動/抖動幅度過大時鎖定攝影快門,使拍攝的圖像始終清晰。
3軸加速度傳感器應(yīng)用廣泛,也可用于手持設(shè)備的手勢識別和UI操作。例如,在3軸加速度傳感器的幫助下,手持設(shè)備可以實現(xiàn)自動圖片轉(zhuǎn)向。
設(shè)備顯示的圖像和信息將根據(jù)用戶的響應(yīng)自動旋轉(zhuǎn)。它通過內(nèi)部傳感器檢查重力矢量的方向來確定設(shè)備的水平或垂直狀態(tài),并自動調(diào)整顯示狀態(tài),給用戶帶來便利。
4.有趣的擴(kuò)展函數(shù)
3軸加速度傳感器對用戶操縱的響應(yīng)的轉(zhuǎn)換也可以轉(zhuǎn)化為許多有趣的擴(kuò)展功能,如虛擬樂器、虛擬骰子游戲和“波消息”。
虛擬儀器內(nèi)置的加速度傳感器可以檢查用戶對手持設(shè)備的揮動,以調(diào)整儀器的節(jié)奏和音量。游戲也采用了類似的原理,通過感應(yīng)揮動等響應(yīng)來調(diào)整虛擬骰子的旋轉(zhuǎn)速度,并借助內(nèi)部數(shù)學(xué)模型的抽象物理規(guī)律來確定停止時間。
“Flash”是一個更具想象力的應(yīng)用程序,用戶可以在空中編輯文本?!伴W”是指手持設(shè)備可以通過加速度傳感器捕捉到用戶在空中模擬書寫的快速反應(yīng),特別適合在黑暗環(huán)境下使用。手持設(shè)備將配備發(fā)光二極管。由于人類視網(wǎng)膜的持續(xù)性,在空中揮動的反應(yīng)會在他們的眼中留下短暫的連續(xù)畫面,完成書寫的所有反應(yīng)筆畫。
隨著MEMS微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在傳感器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,加速度傳感器的體積越來越輕,性能明顯提高。
MEMS加速度傳感器在醫(yī)用可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用
可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展,尤其是醫(yī)用可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展,關(guān)鍵是小型化MEMS陀螺儀和加速度傳感器的應(yīng)用,用來檢查穿戴者身體的每一個信息。比如MEMS傳感器在無創(chuàng)胎心檢查中的應(yīng)用。
檢查胎心率是一項技術(shù)性很強(qiáng)的工作,因為胎心率非常快,在每分鐘L20 ~ 160次之間,用傳統(tǒng)的聽診器甚至帶放大功能的超聲多普勒儀人工計數(shù)很難準(zhǔn)確測量。另外,超聲波振動波作用于胎兒,會對胎兒造成很大的不良影響。雖然檢查劑量很低,但對檢測范疇也是有害的,不適合常規(guī)的、重復(fù)性的檢查和家庭使用。
此時,MEMS加速度傳感器可以提供一種無創(chuàng)的胎心檢查方法,在胎心聽診器和多普勒胎兒監(jiān)護(hù)儀之間,開發(fā)出一種簡單易學(xué)、直觀準(zhǔn)確的用于孕婦臨床診斷和自我檢查的醫(yī)療儀器。
加速度傳感器將胎兒心率轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號,前置放大器將差值放大。然后做濾波等一系列中間信號處理,用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。通過光隔離器件輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析處理,最后輸出處理結(jié)果。
加速度傳感器的其他應(yīng)用
高壓導(dǎo)線舞動的監(jiān)測
目前,國內(nèi)導(dǎo)線舞動監(jiān)測主要采用視頻圖像采集和運(yùn)動加速度測量兩種關(guān)鍵技術(shù)方案。在高溫、高濕、嚴(yán)寒、濃霧、沙塵等惡劣天氣條件下,前者不僅對視頻設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求高,而且會影響視頻圖像的拍攝效果。在實際使用中,只能作為鋪墊和監(jiān)測手段,不能定量分析導(dǎo)體運(yùn)動的主要參數(shù)。利用加速度傳感器監(jiān)測導(dǎo)線舞動,可以定量分析輸電導(dǎo)線某一點的上下振動和上下擺動,可以測量導(dǎo)線直線運(yùn)動的幅度和頻率。
新型地震加速度傳感器
采用傳感器和調(diào)節(jié)系統(tǒng)一體化設(shè)計,傳感器采用低功耗微型電容式加速度傳感器,調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用嵌入式系統(tǒng),配有數(shù)據(jù)采集、電源、定時、通信等模塊。它具有多種有線和無線通信功能,可廣泛部署在室內(nèi)和室外。通過各種方式聯(lián)網(wǎng),它可以立即將數(shù)據(jù)發(fā)回處理中心進(jìn)行實時處理。
無線加速度傳感器:加速度傳感器
加速度傳感器是一種可以測量加速度的傳感器。一般由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和自適應(yīng)電路組成。在傳感器加速過程中,借助牛頓第二定律,通過測量質(zhì)量塊的慣性力來獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同,我們經(jīng)常遇到的加速度傳感器有電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等等。
無線加速度傳感器:分類
壓電式
壓電式加速度計也叫壓電加速度計。它也是一個慣性傳感器。壓電式加速度計的原理是借助壓電陶瓷或應(yīng)時晶體的壓電效應(yīng),當(dāng)加速度計振動時,質(zhì)量體對壓電元件施加的力隨之變化。當(dāng)測得的振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時,力的變化與測得的加速度成正比。
壓阻式
壓阻式加速度傳感器基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù),具有體積小、功耗低的特點,易于集成到各種模擬和數(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。
電容
電容式加速度傳感器是一種基于電容原理的變極距電容式傳感器。電容式加速度計/電容式加速度計是一種通用加速度計。在某些領(lǐng)域是不可替代的,比如安全氣囊,手機(jī),移動設(shè)備。電容式加速度計/電容式加速度計采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù),大規(guī)模生產(chǎn)時變得經(jīng)濟(jì),因此會保證較低的成本。
伺服型
伺服加速度傳感器是一個閉環(huán)測試系統(tǒng),具有動態(tài)性能好、動態(tài)范圍大、線性度好的特點。其工作原理是傳感器的振動系統(tǒng)由‘M-k’系統(tǒng)組成,類似于大多數(shù)加速度計,只是質(zhì)量M與一個電磁線圈相連。當(dāng)基座上有加速度輸入時,質(zhì)量偏離平衡位置。位移由位移傳感器檢測,經(jīng)伺服放大器放大,轉(zhuǎn)換成電流輸出。電流流過電磁線圈,在永磁體的磁場中產(chǎn)生電磁回復(fù)力,試圖將質(zhì)量保持在儀器外殼中原來的平衡位置。
由于有反饋功能,提高了抗干擾能力,提高了測量精度,擴(kuò)大了測量范圍。伺服加速度測量技術(shù)在慣性導(dǎo)航和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用
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