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Products加速度傳感器的工作原理及用途
更新時間：2012-02-24 點擊次數：5749次
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。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。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進的。另一種就是線加速度計
通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設備移動的方式。但是剛開始的時候，你會發(fā)現光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，現在工程師們已經想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
加速度傳感器可以幫助你的機器人了解它現在身處的環(huán)境。是在爬山?還是在走下坡，摔倒了沒有?或者對于飛行類的機器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個好的程序員能夠使用加速度傳感器來回答所有上述問題。加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動機的振動。
線加速度計的原理是慣性原理，也就是力的平衡，A（加速度）=F（慣性力）/M（質量） 我們只需要測量F就可以了。怎么測量F?用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到 F對應于電流的關系。只需要用實驗去標定這個比例系數就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來工作的。
所謂的壓電效應就是 "對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內部建立電場，這種由于機械力作用使介質發(fā)生極化的現象稱為正壓電效應 "。
一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產生電壓，只要計算出產生電壓和所施加的加速度之間的關系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術，電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其zui基本的原理都是由于加速度產生某個介質產生變形，通過測量其變形量并用相關電路轉化成電壓輸出。每種技術都有各自的機會和問題。
壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展zui快，加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統等安全性能方面。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點，這種附加系統也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元，根據有關調查，預計其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度zui快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產企業(yè)的所在地。
壓電技術主要在工業(yè)上用來防止機器故障，使用這種傳感器可以檢測機器潛在的故障以達到自保護，及避免對工人產生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質量行業(yè)的用戶所追求的可重復性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應用領域，很多用戶尚無使用這類傳感器的意識，銷售商冒險進入這種尚待開發(fā)的市場會麻煩多多，因為終端用戶對由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認識不多。如果這些問題能夠得到解決，將會促進壓電傳感器得到更快的發(fā)展。2002年壓電傳感器市值為3億美元，預計其年增長率將達到4.9%，到2007年達到4.2億美元。
電容傳感器有望有一個強勁的增長，2004年后增長將會更快，估計從1997年到2007年綜合年增長率為5.9%,其中zui高可達33.2%，其市值2000年為0.75億美元，到2007年將達到1.1億美元。來自歐洲和北美洲的汽車業(yè)和工業(yè)用戶是這些產品的主要購買者。2000年的市場上北美占40.4%，歐洲占48.9%。汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準測量、安全帶伸縮、自動門鎖和安全氣囊。對于設計人員來說，電容式傳感器是非常有吸引力的，因為它無需接觸待測物，所以不必擠進狹窄的空間中。
通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過分析動態(tài)加速度，你可以分析出設備移動的方式。但是剛開始的時候，你會發(fā)現光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，現在工程師們已經想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
加速度傳感器可以幫助你的機器人了解它現在身處的環(huán)境。是在爬山?還是在走下坡，摔倒了沒有?或者對于飛行類的機器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個好的程序員能夠使用加速度傳感器來回答所有上述問題。加速度傳感器甚至可以用來分析發(fā)動機的振動。
線加速度計的原理是慣性原理，也就是力的平衡，A（加速度）=F（慣性力）/M（質量） 我們只需要測量F就可以了。怎么測量F?用電磁力去平衡這個力就可以了。就可以得到 F對應于電流的關系。只需要用實驗去標定這個比例系數就行了。當然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。
多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來工作的。
所謂的壓電效應就是 "對于不存在對稱中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內部建立電場，這種由于機械力作用使介質發(fā)生極化的現象稱為正壓電效應 "。
一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個特性。由于這個變形會產生電壓，只要計算出產生電壓和所施加的加速度之間的關系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術，電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其zui基本的原理都是由于加速度產生某個介質產生變形，通過測量其變形量并用相關電路轉化成電壓輸出。每種技術都有各自的機會和問題。
壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展zui快，加速度傳感器主要用于汽車安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統等安全性能方面。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點，這種附加系統也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為4.2億美元，根據有關調查，預計其市值將按年平均4.1%速度增長，至2007年達到5.6億美元。這其中，歐洲市場的速度zui快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產企業(yè)的所在地。
壓電技術主要在工業(yè)上用來防止機器故障，使用這種傳感器可以檢測機器潛在的故障以達到自保護，及避免對工人產生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質量行業(yè)的用戶所追求的可重復性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應用領域，很多用戶尚無使用這類傳感器的意識，銷售商冒險進入這種尚待開發(fā)的市場會麻煩多多，因為終端用戶對由于使用這種傳感器而帶來的問題和解決方法都認識不多。如果這些問題能夠得到解決，將會促進壓電傳感器得到更快的發(fā)展。2002年壓電傳感器市值為3億美元，預計其年增長率將達到4.9%，到2007年達到4.2億美元。
電容傳感器有望有一個強勁的增長，2004年后增長將會更快，估計從1997年到2007年綜合年增長率為5.9%,其中zui高可達33.2%，其市值2000年為0.75億美元，到2007年將達到1.1億美元。來自歐洲和北美洲的汽車業(yè)和工業(yè)用戶是這些產品的主要購買者。2000年的市場上北美占40.4%，歐洲占48.9%。汽車行業(yè)使用電容式傳感器主要用于安全系統、輪胎磨損監(jiān)測、慣性剎車燈、前燈水準測量、安全帶伸縮、自動門鎖和安全氣囊。對于設計人員來說，電容式傳感器是非常有吸引力的，因為它無需接觸待測物，所以不必擠進狹窄的空間中。
