基于加速度傳感器的計步器設(shè)計

基于加速度傳感器的計步器設(shè)計一、本文概述隨著科技的進(jìn)步，健康管理和運(yùn)動監(jiān)測在日常生活中變得越來越重要。步數(shù)統(tǒng)計作為其中的一項(xiàng)基礎(chǔ)功能，對于了解個人日常活動量、評估運(yùn)動效果以及輔助醫(yī)療診斷等方面具有顯著意義。傳統(tǒng)的計步器多依賴于機(jī)械式傳感器，如壓力傳感器，然而其精度和穩(wěn)定性在面對復(fù)雜運(yùn)動環(huán)境時常常面臨挑戰(zhàn)。近年來，加速度傳感器因其高精度、低功耗和易于集成等優(yōu)點(diǎn)，在計步器設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用。本文旨在探討基于加速度傳感器的計步器設(shè)計。我們將從加速度傳感器的工作原理出發(fā)，詳細(xì)分析其在計步器中的應(yīng)用原理。隨后，我們將介紹計步器硬件和軟件的設(shè)計方案，包括傳感器的選擇、電路設(shè)計、數(shù)據(jù)處理算法等。我們還將討論計步器的性能優(yōu)化和實(shí)際應(yīng)用場景，以期為未來計步器的發(fā)展提供參考。通過本文的闡述，我們期望讀者能夠深入理解基于加速度傳感器的計步器設(shè)計原理和實(shí)現(xiàn)方法，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供有益借鑒。二、加速度傳感器選型與原理加速度傳感器是計步器設(shè)計的核心組件，負(fù)責(zé)測量和轉(zhuǎn)換人體行走或跑步時產(chǎn)生的加速度信號。選擇合適的加速度傳感器對于計步器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。測量范圍：人體行走或跑步時的加速度值通常在±1g至±3g之間。因此，我們需要選擇測量范圍在此范圍內(nèi)的傳感器。靈敏度：靈敏度決定了傳感器對加速度變化的響應(yīng)程度。較高的靈敏度意味著較小的加速度變化也能被準(zhǔn)確測量，從而提高計步的準(zhǔn)確性。噪聲和偏移：傳感器的噪聲和偏移會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，我們應(yīng)選擇噪聲和偏移較小的傳感器。功耗和尺寸：考慮到計步器通常需要長時間佩戴和使用，我們應(yīng)選擇功耗低、尺寸小的傳感器，以延長計步器的使用壽命和方便攜帶?；谝陨峡紤]，我們選擇了YZ三軸加速度傳感器，該傳感器具有較寬的測量范圍、高靈敏度、低噪聲和偏移以及低功耗和小型化等特點(diǎn)，非常適合用于計步器設(shè)計。加速度傳感器通常采用壓電效應(yīng)、電容效應(yīng)或熱效應(yīng)等原理來測量加速度。其中，壓電式加速度傳感器是最常用的一種。壓電式加速度傳感器內(nèi)部裝有一個壓電晶體，當(dāng)傳感器受到加速度作用時，壓電晶體會發(fā)生形變，從而在其表面產(chǎn)生電荷。這個電荷量與加速度的大小成正比，通過測量這個電荷量，就可以得到加速度的值。在計步器設(shè)計中，我們將加速度傳感器固定在用戶的腰部或手腕等位置，當(dāng)用戶行走或跑步時，傳感器會檢測到由于步伐產(chǎn)生的加速度變化，并將這些變化轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過信號處理電路和算法對這些信號進(jìn)行處理和分析，最終計算出步數(shù)。三、硬件電路設(shè)計在基于加速度傳感器的計步器設(shè)計中，硬件電路設(shè)計是至關(guān)重要的一環(huán)。我們的設(shè)計目標(biāo)是創(chuàng)建一個既精確又可靠，同時又能適應(yīng)各種環(huán)境和用戶需求的計步器。加速度傳感器是計步器的核心組件，我們選擇了具有高靈敏度和低噪聲的YZ三軸加速度傳感器。這種傳感器能夠捕捉到用戶行走時產(chǎn)生的微小加速度變化，為后續(xù)的步數(shù)計算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。為了處理加速度傳感器輸出的模擬信號，我們采用了低功耗的微控制器作為數(shù)據(jù)處理單元。微控制器負(fù)責(zé)讀取傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的濾波和算法處理，以提取出與步數(shù)相關(guān)的有效信息。考慮到計步器的便攜性和長時間使用的需求，我們設(shè)計了高效的電源管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用可充電鋰電池供電，并通過智能功耗管理策略，確保在保證性能的同時，盡可能延長電池續(xù)航時間。為了方便用戶查看步數(shù)和其他相關(guān)信息，我們設(shè)計了簡潔直觀的用戶交互界面。界面包括一個液晶顯示屏，用于顯示步數(shù)、距離、消耗的卡路里等數(shù)據(jù)。同時，我們還設(shè)計了幾個功能按鍵，方便用戶進(jìn)行操作和設(shè)置。為了方便數(shù)據(jù)的傳輸和擴(kuò)展功能，我們在計步器上設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)的外部接口，如USB接口，用于充電和數(shù)據(jù)傳輸；以及可擴(kuò)展的接口，用于連接其他設(shè)備或傳感器，擴(kuò)展計步器的功能和應(yīng)用場景。我們的硬件電路設(shè)計注重性能、功耗和用戶體驗(yàn)的平衡，旨在打造一款既精確又實(shí)用的基于加速度傳感器的計步器。四、軟件算法處理在基于加速度傳感器的計步器設(shè)計中，軟件算法處理是至關(guān)重要的一環(huán)。它負(fù)責(zé)對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和計算，從而得出用戶的步數(shù)信息。本章節(jié)將詳細(xì)介紹計步器設(shè)計中的軟件算法處理流程。軟件算法處理的核心任務(wù)是對加速度傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。由于在實(shí)際應(yīng)用中，加速度傳感器會受到各種噪聲和干擾的影響，因此需要通過濾波算法來提取出有用的步態(tài)信息。常用的濾波算法包括滑動平均濾波、卡爾曼濾波等。這些濾波算法能夠有效地去除噪聲和干擾，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。經(jīng)過濾波處理后的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行步態(tài)識別。步態(tài)識別是計步器設(shè)計中的關(guān)鍵步驟，它通過對加速度數(shù)據(jù)的特征提取和模式識別，來判斷用戶是否處于行走狀態(tài)。常用的步態(tài)識別算法包括閾值判斷法、波形匹配法等。這些算法通過對加速度數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行提取和分析，能夠有效地識別出用戶的步態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)步數(shù)的計算。軟件算法處理還需要進(jìn)行步長估算和步數(shù)累計。步長估算是指根據(jù)用戶的步態(tài)信息和加速度數(shù)據(jù)，計算出每一步的長度。常用的步長估算方法包括基于加速度的步長估算、基于時間差的步長估算等。這些方法通過對加速度數(shù)據(jù)和時間信息進(jìn)行綜合分析，能夠較為準(zhǔn)確地估算出用戶的步長。步數(shù)累計則是將每一步的步長進(jìn)行累加，從而得出用戶的總步數(shù)。軟件算法處理在基于加速度傳感器的計步器設(shè)計中扮演著舉足輕重的角色。通過對加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理、步態(tài)識別和步長估算，我們能夠準(zhǔn)確地計算出用戶的步數(shù)信息，為用戶的運(yùn)動健康監(jiān)測提供有力的支持。五、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析為了驗(yàn)證基于加速度傳感器的計步器設(shè)計的有效性，我們進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)的主要目的是測試計步器在不同條件下的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)采用了多種不同的測試場景，包括室內(nèi)平地行走、上下樓梯、跑步等，以模擬用戶日常生活中的不同運(yùn)動狀態(tài)。同時，我們選取了不同年齡段、性別和體重的實(shí)驗(yàn)參與者，以驗(yàn)證計步器對不同用戶群體的適用性。在實(shí)驗(yàn)中，我們讓實(shí)驗(yàn)參與者佩戴裝有加速度傳感器的計步器，并按照預(yù)設(shè)的場景進(jìn)行行走和跑步。同時，我們還使用了一款商業(yè)化的計步器作為對照，以便對比和分析兩款計步器的性能差異。經(jīng)過多輪實(shí)驗(yàn)，我們收集了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們的基于加速度傳感器的計步器在大多數(shù)情況下都能準(zhǔn)確地計算出用戶的步數(shù)，且在不同場景下的性能表現(xiàn)穩(wěn)定。與商業(yè)化計步器相比，我們的計步器在平地行走和跑步場景下的性能與之相當(dāng)，甚至在某些情況下略優(yōu)于商業(yè)化產(chǎn)品。在上下樓梯場景中，我們的計步器表現(xiàn)出了更高的準(zhǔn)確性，這得益于加速度傳感器對于垂直方向上的運(yùn)動變化具有較高的敏感度。我們還發(fā)現(xiàn)計步器的性能受到用戶行走速度、步幅以及攜帶方式等因素的影響。例如，當(dāng)用戶行走速度較快或步幅較大時，計步器的誤差可能會略有增加。因此，在未來的設(shè)計中，我們可以進(jìn)一步優(yōu)化算法，以提高計步器在不同條件下的準(zhǔn)確性?；诩铀俣葌鞲衅鞯挠嫴狡髟O(shè)計具有較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，能夠滿足用戶日常計步需求。在未來的工作中，我們將繼續(xù)關(guān)注計步器的性能優(yōu)化和應(yīng)用拓展，為用戶提供更加精準(zhǔn)和便捷的健康監(jiān)測服務(wù)。六、結(jié)論與展望本文詳細(xì)闡述了基于加速度傳感器的計步器設(shè)計的原理和實(shí)現(xiàn)方法。通過理論分析和實(shí)際應(yīng)用，我們驗(yàn)證了加速度傳感器在計步器設(shè)計中的有效性和準(zhǔn)確性。該設(shè)計不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測和記錄用戶的步數(shù)，還能在一定程度上反映用戶的運(yùn)動狀態(tài)，為健康管理和運(yùn)動監(jiān)測提供了有力的技術(shù)支持。然而，我們也認(rèn)識到，當(dāng)前的設(shè)計仍有一定的局限性。例如，對于不同用戶的步態(tài)差異和運(yùn)動模式的適應(yīng)性，以及在高動態(tài)環(huán)境下的穩(wěn)定性等方面，仍有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。對于長期運(yùn)動監(jiān)測和健康管理的需求，還需要考慮如何與云計算、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更智能化、個性化的服務(wù)。展望未來，我們期待在以下幾個方面取得突破：一是進(jìn)一步提高計步器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，以滿足更多場景下的應(yīng)用需求；二是探索加速度傳感器與其他傳感器（如陀螺儀、磁力計等）的融合應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)更全面的運(yùn)動狀態(tài)監(jiān)測；三是結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)分析和等技術(shù)，為用戶提供更精準(zhǔn)、個性化的健康管理和運(yùn)動建議?；诩铀俣葌鞲衅鞯挠嫴狡髟O(shè)計是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的研究課題。我們相信，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，未來的計步器將會更加智能、精準(zhǔn)和便捷，為人們的健康生活和運(yùn)動健身帶來更大的便利和益處。參考資料：隨著科技的發(fā)展和人們健康意識的提高，計步器作為一種能夠監(jiān)測和記錄人們?nèi)粘＿\(yùn)動步數(shù)的設(shè)備，越來越受到人們的青睞。傳統(tǒng)的計步器通常采用機(jī)械式或電子式的設(shè)計，但是這些設(shè)計存在著易受環(huán)境影響、精度低等問題。為了解決這些問題，本文將介紹一種基于加速度傳感器的計步器設(shè)計。加速度傳感器是一種能夠測量物體運(yùn)動加速度的傳感器，它能夠?qū)⑽矬w的加速度信號轉(zhuǎn)換成電信號，以便后續(xù)處理和分析。加速度傳感器廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如汽車安全氣囊、手機(jī)和平板電腦的姿態(tài)控制等。計步器的原理主要是通過監(jiān)測人體的步行加速度信號，通過對信號進(jìn)行處理和分析，提取出行走的步數(shù)信息。在行走過程中，人體的加速度信號會出現(xiàn)周期性的變化，通過對這種變化進(jìn)行分析，可以確定行走的步數(shù)。選擇合適的加速度傳感器。選擇的傳感器應(yīng)該能夠準(zhǔn)確地測量出人體行走時的加速度信號，并且輸出的信號要穩(wěn)定。設(shè)計信號處理電路。該電路的作用是將加速度傳感器輸出的電信號進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換成能夠被計步器識別的信號。設(shè)計計步器軟件。該軟件的作用是對信號進(jìn)行處理和分析，提取出行走的步數(shù)信息。設(shè)計存儲和顯示電路。該電路的作用是將提取出的步數(shù)信息存儲起來，并且將信息顯示出來，以便用戶查看。精度高：由于加速度傳感器能夠準(zhǔn)確地測量出人體行走時的加速度信號，因此該設(shè)計的計步器精度較高。受環(huán)境影響?。河捎诩铀俣葌鞲衅鬏敵龅男盘柺请娦盘?，因此該設(shè)計的計步器受環(huán)境影響較小。體積小、重量輕：由于該設(shè)計采用了微型化的設(shè)計思路，因此計步器的體積小、重量輕，方便攜帶。實(shí)時性好：由于該設(shè)計的計步器能夠?qū)崟r監(jiān)測人體的行走狀態(tài)，因此用戶可以隨時查看自己的步數(shù)信息?？芍貜?fù)性好：由于該設(shè)計的計步器采用了基于加速度傳感器的設(shè)計思路，因此可以對不同的人體進(jìn)行測量，具有很好的可重復(fù)性。易于實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)：由于該設(shè)計的計步器采用了微型化的設(shè)計思路，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。隨著科技的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和智能設(shè)備成為了人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦械闹匾M成部分。其中，基于單片機(jī)的三軸加速度計步器在許多領(lǐng)域中都具有廣泛的應(yīng)用，如人體運(yùn)動檢測、車輛監(jiān)控、電子游戲等。本文將介紹一種基于單片機(jī)的三軸加速度計步器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方法。在許多應(yīng)用場景中，我們需要對物體的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行檢測和跟蹤。傳統(tǒng)的機(jī)械式檢測方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代科技的需求。因此，采用嵌入式系統(tǒng)與傳感器技術(shù)成為了解決這一問題的關(guān)鍵。單片機(jī)作為一種常見的嵌入式系統(tǒng)，具有體積小、功耗低、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。通過在單片機(jī)上集成三軸加速度傳感器，我們可以實(shí)現(xiàn)對物體在三維空間中的運(yùn)動進(jìn)行精確檢測?；趩纹瑱C(jī)的三軸加速度計步器主要由以下幾個部分組成：單片機(jī)、三軸加速度傳感器、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、輸出接口。單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行。常見的單片機(jī)有STMArduino等。在本設(shè)計中，我們選用STM32單片機(jī)，因?yàn)樗哂休^高的處理速度和豐富的外設(shè)接口。三軸加速度傳感器是實(shí)現(xiàn)加速度測量的關(guān)鍵部件。它能夠測量物體在三個軸（、Y、Z）上的加速度值。在本設(shè)計中，我們選用ADL335三軸加速度傳感器。該傳感器具有較高的測量精度和較低的功耗。數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)是整個系統(tǒng)的核心部分。通過特定的算法，我們可以從加速度傳感器獲取的數(shù)據(jù)中提取出有用的信息，如步數(shù)、步長等。在本設(shè)計中，我們采用一種基于閾值的簡單算法來判斷步數(shù)：當(dāng)某一軸的加速度值超過設(shè)定閾值時，認(rèn)為發(fā)生一次邁步動作。同時，我們還可以通過算法實(shí)現(xiàn)對步數(shù)的計數(shù)和步長的計算。輸出接口是連接用戶與系統(tǒng)的橋梁。在本設(shè)計中，我們采用串口通信將步數(shù)和步長信息輸出到液晶顯示屏上，方便用戶查看。同時，我們還可以通過藍(lán)牙或Wi-Fi模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或云平臺，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的應(yīng)用。我們將STM32單片機(jī)與三軸加速度傳感器進(jìn)行連接。ADL335加速度傳感器具有SPI接口，因此我們可以通過SPI總線將傳感器與STM32單片機(jī)相連。我們還需要為傳感器提供穩(wěn)定的電源，以保證其正常工作。在硬件連接完成后，我們需要編寫相應(yīng)的軟件程序來實(shí)現(xiàn)計步器的功能。我們需要通過SPI接口讀取加速度傳感器的數(shù)據(jù)。然后，我們使用前面提到的算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取出有用的信息。我們將步數(shù)和步長信息通過串口通信輸出到液晶顯示屏上或者通過無線模塊傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或云平臺。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，我們還需要對軟件進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化。例如，我們可以采用濾波算法來減小傳感器數(shù)據(jù)中的噪聲干擾，從而提高測量精度。同時，我們還需要對系統(tǒng)進(jìn)行測試，以確保其能夠在不同的應(yīng)用場景下正常工作。本文介紹了一種基于單片機(jī)的三軸加速度計步器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)方法。該計步器具有測量精度高、穩(wěn)定性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。通過在單片機(jī)上集成三軸加速度傳感器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)，我們可以實(shí)現(xiàn)對物體在三維空間中的運(yùn)動進(jìn)行精確檢測和跟蹤。這種計步器在許多領(lǐng)域中都具有廣泛的應(yīng)用前景，如人體運(yùn)動檢測、車輛監(jiān)控、電子游戲等。隨著人們對于健康生活方式的追求，計步器作為一種能夠量化人體運(yùn)動狀態(tài)的設(shè)備，在近年來得到了廣泛應(yīng)用。而基于單片機(jī)的三軸加速度計步器，由于其便攜性、實(shí)時性和準(zhǔn)確性，更是受到了廣泛的。本文將詳細(xì)介紹一種基于單片機(jī)的三軸加速度計步器的設(shè)計方法?；趩纹瑱C(jī)的三軸加速度計步器是通過測量人體的加速度變化，實(shí)現(xiàn)步數(shù)計數(shù)的設(shè)備。它主要由單片機(jī)、三軸加速度傳感器、存儲器和顯示模塊等組成。其中，單片機(jī)作為核心部件，負(fù)責(zé)處理加速度數(shù)據(jù)、計算步數(shù)并控制其他模塊。單片機(jī)是整個計步器的核心，它需要具備處理速度快、內(nèi)存容量大、IO口豐富等優(yōu)點(diǎn)。常用的單片機(jī)有STMArduino等。本設(shè)計選用STM32F103C8T6單片機(jī)，該單片機(jī)具有64KB的Flash存儲器和20KB的SRAM，同時擁有豐富的外設(shè)接口，如UART、I2C、SPI等。三軸加速度傳感器用于測量人體的三個方向（、Y、Z軸）的加速度變化。本設(shè)計選用ADL345三軸加速度傳感器，該傳感器具有高精度、低功耗、體積小等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足本設(shè)計的需求。存儲器選用SD卡，用于存儲大量的加速度數(shù)據(jù)和步數(shù)信息。顯示模塊選用OLED顯示屏，能夠清晰地顯示步數(shù)、距離、時間等數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用C語言編寫程序，因?yàn)镃語言適合于描述算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠高效地進(jìn)行程序開發(fā)。（1）系統(tǒng)初始化：包括單片機(jī)初始化、三軸加速度傳感器初始化、SD卡初始化、OLED顯示屏初始化等。（2）數(shù)據(jù)采集：通過三軸加速度傳感器采集人體的加速度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中。（3）數(shù)據(jù)處理：單片機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷是否有人體運(yùn)動，并計算步數(shù)。（4）數(shù)據(jù)顯示：將步數(shù)信息顯示在OLED顯示屏上，并將步數(shù)數(shù)據(jù)存儲到SD卡中。通過調(diào)試電路板上的LED燈或者其他指示裝置，檢查電路板上的元器件是否正常工作。同時，也要檢查各個模塊之間的連接是否正確。通過在程序中添加調(diào)試語句或者使用調(diào)試工具，如printf()函數(shù)或者串口調(diào)試助手等，對程序進(jìn)行調(diào)試，檢查程序中的邏輯錯誤或者數(shù)據(jù)錯誤。在完成硬件調(diào)試和軟件調(diào)試之后，需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行測試。測試方法包括實(shí)驗(yàn)室測試和實(shí)際使用測試。實(shí)驗(yàn)室測試是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對系統(tǒng)進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)包括靜態(tài)測試和動態(tài)測試數(shù)據(jù)。靜態(tài)測試數(shù)據(jù)是指在沒有運(yùn)動的情況下測試的數(shù)據(jù)，動態(tài)測試數(shù)據(jù)是指在進(jìn)行運(yùn)動時測試的數(shù)據(jù)。實(shí)際使用測試是將系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行測試，以驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據(jù)傳感器敏感元件的不同，常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等。應(yīng)用學(xué)科：機(jī)械工程（一級學(xué)科）；傳感器（二級學(xué)科）；物理量傳感器（三級學(xué)科）。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(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)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。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(diǎn)，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(shí)驗(yàn)、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等領(lǐng)域。電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(jī)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(jī)電系統(tǒng)（MEMS）工藝，在大量生產(chǎn)時變得經(jīng)濟(jì)，從而保證了較低的成本。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(diǎn)。其工作原理，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(dāng)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?zhàn)饔?，增?qiáng)了抗干擾的能力，提高測量精度，擴(kuò)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(biāo)定中也有應(yīng)用。通過測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設(shè)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(shè)備移動的方式。但是剛開始的時候，你會發(fā)現(xiàn)光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是工程師們已經(jīng)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機(jī)器人了解它身處的環(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(jī)器人來說，對于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機(jī)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(jī)的振動。地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?，能把地震波引起的地面震動轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、存儲、運(yùn)算處理。加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設(shè)備，典型應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、步程計和運(yùn)動檢測等。在汽車工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代，汽車成為了人們出行主要的交通工具之一，但是因交通事故的傷亡數(shù)量也十分巨大。在信息化的現(xiàn)代利用高科技去挽救人的生命將會是重大研究的主題之一，基于加速度的車禍報警系統(tǒng)正是懷著這種設(shè)計理念，相信這種系統(tǒng)的推廣，會給汽車行業(yè)帶來更多的安全。國內(nèi)對導(dǎo)線舞動監(jiān)測多采用視頻圖像采集和運(yùn)動加速度測量兩種主要技術(shù)方案。前者在野外高溫、高濕、嚴(yán)寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對視頻設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會受到影響，在實(shí)際使用中只能作為輔助監(jiān)測手段，無法定量分析導(dǎo)線運(yùn)動參數(shù)；而采用加速度傳感器監(jiān)測導(dǎo)線舞動情況，雖可定量分析輸電導(dǎo)線某一點(diǎn)上下振動和左右擺動的情況，但只能測出導(dǎo)線直線運(yùn)動的振幅和頻率，而對于復(fù)雜的圓周運(yùn)動，則無法準(zhǔn)確測量。所以我們必須加快加速度傳感器的發(fā)展來適應(yīng)諸如此類環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用。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。在安全應(yīng)用中，加速度計的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時候彈出要迅速確定，所以加速度計必須在瞬間做出反應(yīng)。通過采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動不止的傳感器設(shè)計可以縮短器件的反應(yīng)時間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展最快。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(shí)現(xiàn)對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動作及方向，實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時，通過磁傳感器的地磁通量將發(fā)生變化，從而使方向指向產(chǎn)生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶水平放置。而利用加速度傳感器可以測量傾角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。GPS系統(tǒng)是通過接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號來最終確定物體的方位的。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?，這也就是所謂的死角。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(jìn)行系統(tǒng)死區(qū)的測量。對加速度傳感器進(jìn)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。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(diǎn)，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。用加速度傳感器檢測手持設(shè)備的振動/晃動幅度，當(dāng)振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠(yuǎn)是清晰的。通過揮動手持設(shè)備實(shí)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(shí)現(xiàn)所顯示文字的準(zhǔn)確定位。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(shí)施必要的保護(hù)。大家知道，硬盤在讀取數(shù)據(jù)時，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，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(dāng)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。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(shí)現(xiàn)姿態(tài)檢測，運(yùn)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(yùn)動加速度的影響，使傾角測量不夠準(zhǔn)確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補(bǔ)償。同時磁傳感器測量方位角時，也是利用地磁場，當(dāng)系統(tǒng)中電流變化或周圍有導(dǎo)磁材料時，以及當(dāng)設(shè)備傾斜時，測量出的方位角也不準(zhǔn)確，這時需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進(jìn)行補(bǔ)償。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)品的千篇一律，這個功能的實(shí)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。這個原理是手機(jī)里面集成的加速度傳感器，它能夠分別測量、Y、Z三個方面的加速度值，方向值的大小代表手機(jī)水平移動，Y方向值的大小代表手機(jī)垂直移動，Z方向值的大小代表手機(jī)的空間垂直方向，天空的方向?yàn)檎厍虻姆较驗(yàn)樨?fù)，然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng)，通過判斷其大小變化，就能知道同時玩微信的朋友。2014年4月4日，美國商標(biāo)和專利局發(fā)布的最新專利申請顯示，蘋果公司正在開發(fā)一種新型的耳機(jī)設(shè)備，他們嘗試在耳機(jī)中加入多個傳感器和麥克風(fēng)，讓降噪功能更強(qiáng)，并讓耳機(jī)更智能。這種耳機(jī)是有線的，可能是EarPods的的改進(jìn)版。它配備了各種傳感器，包括加速傳感器，以及兩個麥克風(fēng)。當(dāng)有晃動時候，加速傳感會被觸發(fā)，啟動耳機(jī)線上的降噪麥克風(fēng)，形成一種比EarPods更好的降噪系統(tǒng)。但是該產(chǎn)品還只是專利狀態(tài)，對蘋果這種善于專利儲備的公司來說，它未必會馬上用在新產(chǎn)品上。線加速度計的原理是牛頓第二定律，即加速度定律，也就是力的平衡，A(加速度)=F(慣性力)/M(質(zhì)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(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實(shí)驗(yàn)去標(biāo)定這個比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號傳輸、放大、濾波就是電路的事了。所謂的壓電效應(yīng)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(nèi)部建立電場，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)"。一般加速度傳感器就是利用了其內(nèi)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(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來制作加速度傳感器，比如壓阻技術(shù)，電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過測量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。每種技術(shù)都有各自的機(jī)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(yīng)用而發(fā)展最快。由于安全性越來越成為汽車制造商的賣點(diǎn)，這種附加系統(tǒng)也越來越多。壓阻式加速度傳感器2000年的市場規(guī)模約為2億美元，根據(jù)有關(guān)調(diào)查，預(yù)計其市值將按年平均1%速度增長，至2007年達(dá)到6億美元。這其中，歐洲市場的速度最快，因?yàn)闅W洲是許多安全氣囊和汽車生產(chǎn)企業(yè)的所在地。壓電技術(shù)主要在工業(yè)上用來防止機(jī)器故障，使用這種傳感器可以檢測機(jī)器潛在的故障以達(dá)到自保護(hù)，及避免對工人產(chǎn)生意外傷害，這種傳感器具有用戶，尤其是質(zhì)量行業(yè)的用戶所追求的可重復(fù)性、穩(wěn)定性和自生性。但是在許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，很多用戶尚無使用這類傳感器的意識，銷售商冒險進(jìn)入這種尚待開發(fā)的市場會麻煩多多，因?yàn)榻K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(rèn)識不多。如果這些問題能夠得到解決，將會促進(jìn)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(yù)計其年增長率將達(dá)到9%，到2007年達(dá)到2億美元。使用加速度傳感器有時會碰到低頻場合測量時輸出信號出現(xiàn)失真的情況，用多種測量判斷方法一時找不出故障出現(xiàn)的原因，經(jīng)過分析總結(jié)，導(dǎo)致測量結(jié)果失真的因素主要是：系統(tǒng)低頻響應(yīng)差，系統(tǒng)低頻信噪比差，外界環(huán)境對測量信號的影響。所以，只要出現(xiàn)加速度傳感器低頻測量信號失真情況，對比以上三點(diǎn)看看是哪個因素造成的，有針對性的進(jìn)行解決。靈敏度方面的技術(shù)指標(biāo)：對于一個儀器來說，一般都是靈敏度越高越好的，因?yàn)樵届`敏，對周圍環(huán)境發(fā)生的加速度的變化就越容易感受到，加速度變化大，很自然地，輸出的電壓的變化相應(yīng)地也變大，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數(shù)據(jù)也會比較精確的。帶寬方面的技術(shù)指標(biāo)：帶寬指的的是傳感器可以測量的有效的頻帶，比如，一個傳感器有上百HZ帶寬的就可以測量振動了；一個具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測量傾角了。量程方面的技術(shù)指標(biāo)：測量不一樣的事物的運(yùn)動所需要的量程都是不一樣的，要根據(jù)實(shí)際情況來衡量。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(dāng)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。因此其的范圍比重力感應(yīng)器要大，但是一般在手機(jī)被提到的加速度感應(yīng)器時，其實(shí)就是指重力感應(yīng)器，因此兩者可以看做是等價的。手機(jī)方向傳感器是指，安裝在手機(jī)上用以檢測手機(jī)本身處于何種方向狀態(tài)的部件，而不是通常理解的指南針的功能。手機(jī)方向檢測功能可以檢測手機(jī)處于正豎、倒豎、左橫、右橫，仰、俯狀態(tài)。具有方向檢測功能的手機(jī)具有使用更方便、更具人性化的特點(diǎn)。例如：手機(jī)旋轉(zhuǎn)后，屏幕圖像可以自動跟著旋轉(zhuǎn)并切換長寬比例，文字或菜單也可以同時旋轉(zhuǎn)，使你閱讀方便;聽MP3時?？赡軙腥苏f：這個跟那個重力感應(yīng)器是一樣的？這個兩者是不一樣的，方向感應(yīng)器或者叫應(yīng)用角速度傳感器比較合適，一般手機(jī)的上的方向感應(yīng)器是感應(yīng)水平面上的方位角、旋轉(zhuǎn)角和傾斜角的。這個如果你可能覺得有點(diǎn)理論的話，舉個例子吧。有方向感應(yīng)器的能很好的玩都市賽車游戲。而只有重力感應(yīng)器也能玩，但是，結(jié)果很令人糾結(jié)。為了得到高度真實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用者應(yīng)當(dāng)全面地了解所用儀器的工作特性，這些特性是怎樣互相影響的，整個環(huán)境對這些特性是如何影響的，以及加速度計對被測運(yùn)動是如何影響的。加速度計是關(guān)鍵的測量元件，有多種設(shè)計型式供選用。每種設(shè)計型式都為某些特定用處設(shè)計的，目的是為獲得高保真的測量數(shù)據(jù)。工程師們應(yīng)認(rèn)真地分析測量的要求，選用最合適的加速度計，通常要在靈敏度，重量和頻響范圍三者之間比較，做出最合適的選擇。在傳感器靈敏軸方向上，由輸入的機(jī)械振動或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進(jìn)行測量，取得可靠數(shù)據(jù)所期望的。在使用傳感器測量機(jī)械振動或沖擊時，由同時存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是干擾正確測量的，是不期望的。（見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T131-93）溫度響應(yīng)；瞬變溫度靈敏度；橫向靈敏度；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動靈敏度；基座應(yīng)變靈敏度；磁靈敏度；安裝力矩靈敏度；對特殊環(huán)境的響應(yīng)。（見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T131-93）傳感器靈敏度越高，測量系統(tǒng)的信噪比就越大，系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場的影響。對某種具體的加速度計設(shè)計型式來說，靈敏度越高，則傳感器越重，共振頻率也越低。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應(yīng)的制約。一般情況下，傳感器的靈敏度包括幅值與相位兩個信息，是隨頻率變化的復(fù)數(shù)量。在輸入的機(jī)械振動量值不變的情況下，傳感器輸出電量的幅值隨振動頻率的變化，稱為幅頻響應(yīng)。而輸出電量的相位隨振動頻率的變化，稱為相頻響應(yīng)。在工作頻段內(nèi)連續(xù)地改變振動頻率，且維持輸入的機(jī)械振動量幅值不變，同時觀測傳感器的輸出，便可測定幅頻響應(yīng)。若同時測量傳感器輸出電量與輸入機(jī)械振動量間的相位差，則又可測定相頻響應(yīng)。一般情況下，只要求知道幅頻響應(yīng)。在接近傳感器上、下限頻率處使用傳感器，或有要求時，則必須知道相頻響應(yīng)。在給定的頻率和幅值范圍內(nèi)，輸出量與輸入量成正比，稱為線性變化。實(shí)際傳感器的校準(zhǔn)結(jié)果與線性變化偏離的程度，稱為該傳感器的非線性度。在由最小值到最大值的傳感器動態(tài)范圍內(nèi)，逐漸增大輸入的機(jī)械振動量，同時測量傳感器輸出幅值的變化，便可測定傳感器的輸出值與線性輸出值的偏差量。在使用正弦振動發(fā)生器進(jìn)行測定時，可在傳感器的工作頻率范圍內(nèi)選定幾個頻率進(jìn)行，以覆蓋傳感器整個動態(tài)范圍。一般在傳感器動態(tài)范圍的上限附近傳感器的輸出值與線性值的偏差量最大。所允許的偏差量取決于具體測量的要求。對壓電加速度計，一般用在一定的加速度范圍內(nèi)，其靈敏度增加的百分?jǐn)?shù)來表示非線性度。壓阻式，變電容式加速度計在其動態(tài)范圍內(nèi)線性度較好，它代表了非線性、滯后和非重復(fù)性的綜合值。如果加速度計的動態(tài)質(zhì)量接近被測結(jié)構(gòu)物的動態(tài)質(zhì)量，則會使振動產(chǎn)生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構(gòu)件上測振時，為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須采用重量輕的加速度計。如果被測物件呈現(xiàn)單自由度的響應(yīng)，則加速度計將使其共振頻率下降。在所有的模態(tài)試驗(yàn)中必須使用微型加速度計。使用壓電加速度計時，所用放大器低頻截止頻率多為2－5Hz，目的是以此來剔除許多壓電傳感器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設(shè)計等隔離性好的設(shè)計型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計則具有零頻響應(yīng)。加速度計的高頻響應(yīng)隨加速度計的機(jī)械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時，大多數(shù)加速度計呈現(xiàn)無阻尼單自由度系統(tǒng)的頻響特性。以±5%為要求的話，其頻率響應(yīng)約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當(dāng)?shù)男拚驍?shù)，則可在更高的頻率上得到有用的數(shù)據(jù)。傳感器靈敏度隨溫度的變化，稱為傳感器的溫度響應(yīng)。用測試溫度下的靈敏度與室溫下的靈敏度之差相對于室溫靈敏度的百分?jǐn)?shù)來表示。常用壓電加速度計的溫度范圍為零度以下至+177°C或+260°C。某些特定型號，低溫可達(dá)絕對零度，高溫可達(dá)760°C。很多種壓電加速度計設(shè)計型式在很寬的溫度范圍內(nèi)的溫度響應(yīng)很平。壓阻式、變電容式加速度計的典型溫度范圍為－18°C～+93°C。具有熱釋電效應(yīng)的傳感器在瞬變溫度作用下將產(chǎn)生電輸出，該輸出的最大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。在溫度產(chǎn)生變化時，壓電元件會產(chǎn)生輸出信號，這稱之為熱釋電效應(yīng)。試件或氣流溫度的突變會引起這種溫度變化。大多數(shù)情況下這種效應(yīng)是很低頻的，只有信號適調(diào)儀的響應(yīng)在1赫以下，才能檢測到。如果信號適調(diào)儀有級間高通濾波器，則應(yīng)特別注意，熱釋電信號可能會使放大器飽和，使它短時間不工作。基座隔離式，剪切式，隔離剪切式設(shè)計的熱釋電效應(yīng)較小。壓阻式，變電容式的這種效應(yīng)是可以忽略的。對于單向測量來說，要求加速度計不得對被測物體的橫向運(yùn)動產(chǎn)生任何響應(yīng)是十分必要的。但加速度計不可能是完美無缺的，總是有一定的橫向靈敏度，它與橫向振動的方向有關(guān)，其橫向靈敏度一般為軸向靈敏度的1～5%。恩德福克對每個加速度計進(jìn)行橫向靈敏度校準(zhǔn)并給出其最大值。在與傳感器靈敏軸垂直的方向上受到激勵時傳感器的靈敏度，稱為橫向靈敏度。橫向靈敏度與沿靈敏軸方向上的靈敏度之比，稱為橫向靈敏度比。某些直線振動傳感器對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動是敏感的。在進(jìn)行試驗(yàn)時必須小心。以免造成測量誤差。在傳感器基座產(chǎn)生應(yīng)變時會引起不應(yīng)有的信號輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和應(yīng)變值乘積的比值，稱為基座應(yīng)變靈敏度。在某些試驗(yàn)中，加速度計安裝處可能會存在動態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸等。由于與應(yīng)變區(qū)緊密接觸，加速度計底座也會發(fā)生應(yīng)變。部分應(yīng)變會傳給敏感元件，從而產(chǎn)生與振動運(yùn)動無關(guān)的輸出信號。剪切式設(shè)計的加速度計要比壓縮式的對基座應(yīng)變的敏感程度小一個數(shù)量級。應(yīng)用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉(zhuǎn)接件可以減小這種影響。傳感器被置于磁場中會產(chǎn)生的不應(yīng)有的信號輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積的比值，稱為傳感器的磁靈敏度。采用螺紋安裝的傳感器，安裝力矩的變化會引起靈敏度發(fā)生變化。施加1/2倍規(guī)定安裝力矩或施加2倍規(guī)定安裝力矩時的靈敏度與施加規(guī)定安裝力矩時的靈敏度之最大差值，相對于施加規(guī)定安裝力矩時靈敏度的比值的百分?jǐn)?shù)，稱為安裝力矩靈敏度。在強(qiáng)靜電場、交變磁場、射頻場、聲場、電纜影響、核輻射等的特殊環(huán)境下，某些傳感器會受到嚴(yán)重的影響，這些物理因素將引起傳感器產(chǎn)生亂真響應(yīng)。這個是最先需要考慮的。這個取決于你系統(tǒng)中和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如5V對應(yīng)0g的加速度，6V對應(yīng)于5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制（PWM）信號。如果你使用的微控制器只有數(shù)字輸入，比如BASICStamp，那你就只能選擇數(shù)字輸出的加速度傳感器了，但是問題是你必須占用額外的一個時鐘單元用來處理PWM信號，同時對處理器也是一個不小的負(fù)擔(dān)。如果你使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序里加入一句類似"acceleration=read_adc"的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。對于多數(shù)項(xiàng)目來說，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用了。對于某些特殊的應(yīng)用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會適合一點(diǎn)。如果你只要測量機(jī)器人相對于地面的傾角，那一個±5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機(jī)器人的動態(tài)性能，±2g也應(yīng)該足夠了。要是你的機(jī)器人會有比如突然啟動或者停止的情況出現(xiàn)，那你需要一個±5g的傳感器。一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對一定范圍內(nèi)的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更精確的測量值。最小加速度測量值也稱最小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度計自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度。以上數(shù)值是否超過配套儀器的最大輸入電荷/電壓值，建議如已知被測加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇（兼顧頻響、重量），同時，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號，提高信噪比。這里的帶寬實(shí)際上指的是刷新率。也就是說每秒鐘，傳感器會產(chǎn)生多少次讀數(shù)。對于一般只要測量傾角的應(yīng)用，50HZ的帶寬應(yīng)該足夠了，但是對于需要進(jìn)行動態(tài)性能，比如振動，你會需要一個具有上百HZ帶寬的傳感器。對于有些微控制器來說，要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，其連接的傳感器阻值必須小于10kΩ。比如加速度傳感器的阻值為32kΩ，在PIC和AVR控制板上無法正常工作，所以建議在購買傳感器前，仔細(xì)閱讀控制器手冊，確保傳感器能夠正常工作。加速度傳感器通過在一個時間段內(nèi)測量一次加速度，然后根據(jù)以前累積下來的速度（包括速率和方向）和位置，計算前一段時間的總位移和終點(diǎn)速度。如此反復(fù)計算就可以得到結(jié)果。很明顯，取樣時間縮短，精度會提高。但這會受到一些技術(shù)限制，比如計算機(jī)運(yùn)算速度跟不上；加速度傳感器本身存在響應(yīng)時間等等。由于速度和位置總是累加的，這就存在累積誤差，時間長了，總的精度就下降得很大。加速度傳感器的自然頻率由粘接的耦合程度決定，選擇正確的粘合劑將是很重要的一步。有些重要的問題是必須要考慮的是：加速度傳感器的重量，測試時的頻率和帶寬，測試時的振幅和溫度。還要考慮一些測試過程中會出現(xiàn)的問題：正弦曲線的受限和測試中出現(xiàn)的隨機(jī)振動。通常，工程師和技師將會根據(jù)測試不同的需求選擇合適的粘接劑來粘接加速度傳感器。加速度傳感器的粘接安裝用到的粘接劑，一般有氰基丙烯酸鹽,磁鐵，雙面膠帶，石蠟，熱粘接劑等。問題的關(guān)鍵在于如何能夠有效的使用這些粘接劑。在加速度傳感器的粘接過程中，粘合劑的使用量對在加速度傳感器能否達(dá)到良好的頻率響應(yīng)中起到很關(guān)鍵的作用。在一塊小的薄膜上盡可能的用最少的粘接劑粘接加速度傳感器，將會使得加速度傳感器頻率