產(chǎn)品中心 應(yīng)用方案 技術(shù)文摘質(zhì)量保證產(chǎn)品選型 下載中心業(yè)內(nèi)動態(tài) 選型幫助 品牌介紹 產(chǎn)品一覽 聯(lián)系我們
- 加速度計的各種應(yīng)用以及現(xiàn)狀
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/5/29
加速度計的各種應(yīng)用，包括我們在理想狀態(tài)的想法和已經(jīng)實現(xiàn)的應(yīng)用，目前看來都需要我們深入的研究。
洗衣機(jī)負(fù)荷平衡。洗衣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時，負(fù)荷不平衡將導(dǎo)致洗衣機(jī)搖晃，如果不加以限制，洗衣機(jī)甚至能在地板上“走動”起來。利用加速度計檢測旋轉(zhuǎn)期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機(jī)將來回抖動滾筒以重新分布負(fù)荷，直至負(fù)荷達(dá)到平衡為止。
現(xiàn)狀。負(fù)荷平衡更佳時，旋轉(zhuǎn)速度可以更快，從而將更多水從衣服中甩出，使甩干過程能效更高，這可是當(dāng)今大力倡導(dǎo)的事情！還有一個好處是滾筒運(yùn)動減震所需的機(jī)械部件將更少，使得整體系統(tǒng)更輕，成本更低。如果實施得當(dāng)，馬達(dá)的峰值負(fù)荷更低，傳動和軸承系統(tǒng)的使用壽命將得以延長。這項應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)。
機(jī)械健康狀況監(jiān)控。許多行業(yè)按照預(yù)防性維修日程計劃更換或徹底檢修機(jī)械設(shè)備，尤其在人們無法容忍無計劃停機(jī)的應(yīng)用中。因此，許多行業(yè)經(jīng)常過早地花費(fèi)巨資改造尚有很長使用壽命的機(jī)械。將加速度計嵌入軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，就可以延長其使用壽命，而不用擔(dān)心突發(fā)故障。加速度計通過檢測軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動，確定其工作狀況。
現(xiàn)狀。利用軸承的振動“特征”來確定其狀況是業(yè)界公認(rèn)且成熟的設(shè)備維護(hù)方法，但為了獲得精確結(jié)果，需要較寬的測量帶寬。
自動校平。加速度計測量大型機(jī)器或活動房屋等物體的絕對傾斜度。微控制器利用該傾斜信息自動校平物體。
斜度）的絕對傾斜度測量對溫度穩(wěn)定性和遲滯性能的要求極高，采用當(dāng)今的表面微加工加速度計無法實現(xiàn)。對于溫度范圍適中的應(yīng)用，高穩(wěn)定性加速度計可以勝任。對于寬溫度范圍、絕對精度要求在±5°以內(nèi)的應(yīng)用，這些加速度計也能處理。但是，要在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)更精確的校平，則需要外部溫度補(bǔ)償。即使利用外部溫度補(bǔ)償，仍然難以實現(xiàn)優(yōu)于±0.5°傾斜度的絕對精度。有些應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。
手機(jī)的人機(jī)界面。微控制器借助加速度計識別用戶手勢，從而實現(xiàn)對移動設(shè)備的單手控制。
現(xiàn)狀。手機(jī)屏幕占用了控制區(qū)域的大部分可用面積。手機(jī)制造商可以將加速度計用于用戶界面功能，以便增加“無按鈕”特性，例如單振/雙振（模擬鼠標(biāo)單擊/雙擊）、屏幕旋轉(zhuǎn)、傾斜控制的滾動、基于方向的振鈴控制等。此外，手機(jī)制造商可以利用加速度計改善導(dǎo)航功能的精度和使用性能，以及開發(fā)其它新應(yīng)用。這項應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。
汽車報警。加速度計檢測汽車是否被頂起或被拖車抓起，如果是則報警。
現(xiàn)實。最常見的偷車手法之一是直接用拖車拖走。傳統(tǒng)的汽車報警對此無能為力。沖擊檢測器無法測量傾斜度的變化，點(diǎn)火禁用系統(tǒng)也不起作用。本應(yīng)用利用加速度計的高分辨率能力。如果加速度計測量到傾斜度變化超過每分鐘0.5°，汽車就發(fā)出警報。這需要良好的溫度穩(wěn)定性，沒有人希望自己的汽車因為天氣變化而發(fā)出警報。這項應(yīng)用目前已在OEM和售后汽車防盜系統(tǒng)中實現(xiàn)。
滑雪板固定器。加速度計測量總沖擊能量和“特征”，確定是否應(yīng)當(dāng)松開固定器。
現(xiàn)狀。機(jī)械式滑雪板固定器已經(jīng)高度先進(jìn)，但性能受限。如果能測量滑雪者所感受到的實際沖擊力，就能精確判定是否應(yīng)當(dāng)松開固定器。智能系統(tǒng)可以考慮每個人的能力和生理狀況。這是一項實用的加速度計應(yīng)用，但目前的電池技術(shù)不敷所需。等到將來開發(fā)出小而輕且在低溫下保持良好性能的電池時，這項應(yīng)用就能變成現(xiàn)實。
個人導(dǎo)航。本應(yīng)用通過航位推算法確定位置（利用加速度對時間的二重積分確定實際位置）。
現(xiàn)狀。加速度測量結(jié)果中的小誤差日積月累，將導(dǎo)致長期積分結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。二重積分將加劇誤差(t2)。如果不采取措施不時地重新設(shè)定實際位置，誤差將變得十分巨大。這與簡單地將電容放在運(yùn)算放大器上來構(gòu)建積分器類似。即使將來加速度計的精度能夠比現(xiàn)在高出十倍或百倍，最終仍然會產(chǎn)生巨大誤差，只是所需時間長一點(diǎn)。
加速度計可以結(jié)合GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使用，在GPS信號短暫不可用時提供服務(wù)。較短的積分周期（一分鐘左右）可以獲得令人滿意的結(jié)果，而且巧妙的算法可以利用替代方法提供良好的精度。例如在步行時，每走一步，身體都會上下運(yùn)動。加速度計可以用來制作高度精確的計步器，其測量步行距離的精度可達(dá)±1%以內(nèi)。
重低音伺服控制。將加速度計安裝在重低音喇叭上，以便提供位置反饋，進(jìn)而通過伺服方法消除失真。
現(xiàn)實。目前市場上已有多種帶伺服控制的有源重低音音箱。伺服控制可以大大降低諧波失真和功率壓縮。
加速度計的各種應(yīng)用，包括我們在理想狀態(tài)的想法和已經(jīng)實現(xiàn)的應(yīng)用，目前看來都需要我們深入的研究。
洗衣機(jī)負(fù)荷平衡。洗衣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時，負(fù)荷不平衡將導(dǎo)致洗衣機(jī)搖晃，如果不加以限制，洗衣機(jī)甚至能在地板上“走動”起來。利用加速度計檢測旋轉(zhuǎn)期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機(jī)將來回抖動滾筒以重新分布負(fù)荷，直至負(fù)荷達(dá)到平衡為止。
現(xiàn)狀。負(fù)荷平衡更佳時，旋轉(zhuǎn)速度可以更快，從而將更多水從衣服中甩出，使甩干過程能效更高，這可是當(dāng)今大力倡導(dǎo)的事情！還有一個好處是滾筒運(yùn)動減震所需的機(jī)械部件將更少，使得整體系統(tǒng)更輕，成本更低。如果實施得當(dāng)，馬達(dá)的峰值負(fù)荷更低，傳動和軸承系統(tǒng)的使用壽命將得以延長。這項應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)。
機(jī)械健康狀況監(jiān)控。許多行業(yè)按照預(yù)防性維修日程計劃更換或徹底檢修機(jī)械設(shè)備，尤其在人們無法容忍無計劃停機(jī)的應(yīng)用中。因此，許多行業(yè)經(jīng)常過早地花費(fèi)巨資改造尚有很長使用壽命的機(jī)械。將加速度計嵌入軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，就可以延長其使用壽命，而不用擔(dān)心突發(fā)故障。加速度計通過檢測軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動，確定其工作狀況。
現(xiàn)狀。利用軸承的振動“特征”來確定其狀況是業(yè)界公認(rèn)且成熟的設(shè)備維護(hù)方法，但為了獲得精確結(jié)果，需要較寬的測量帶寬。
自動校平。加速度計測量大型機(jī)器或活動房屋等物體的絕對傾斜度。微控制器利用該傾斜信息自動校平物體。
現(xiàn)狀。自動校平是一項要求極高的應(yīng)用，要求絕對精確。表面微加工加速度計具有極高的分辨率，但高精度（優(yōu)于1°傾斜度）的絕對傾斜度測量對溫度穩(wěn)定性和遲滯性能的要求極高，采用當(dāng)今的表面微加工加速度計無法實現(xiàn)。對于溫度范圍適中的應(yīng)用，高穩(wěn)定性加速度計可以勝任。對于寬溫度范圍、絕對精度要求在±5°以內(nèi)的應(yīng)用，這些加速度計也能處理。但是，要在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)更精確的校平，則需要外部溫度補(bǔ)償。即使利用外部溫度補(bǔ)償，仍然難以實現(xiàn)優(yōu)于±0.5°傾斜度的絕對精度。有些應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。
手機(jī)的人機(jī)界面。微控制器借助加速度計識別用戶手勢，從而實現(xiàn)對移動設(shè)備的單手控制。
現(xiàn)狀。手機(jī)屏幕占用了控制區(qū)域的大部分可用面積。手機(jī)制造商可以將加速度計用于用戶界面功能，以便增加“無按鈕”特性，例如單振/雙振（模擬鼠標(biāo)單擊/雙擊）、屏幕旋轉(zhuǎn)、傾斜控制的滾動、基于方向的振鈴控制等。此外，手機(jī)制造商可以利用加速度計改善導(dǎo)航功能的精度和使用性能，以及開發(fā)其它新應(yīng)用。這項應(yīng)用目前已經(jīng)實現(xiàn)。
汽車報警。加速度計檢測汽車是否被頂起或被拖車抓起，如果是則報警。
現(xiàn)實。最常見的偷車手法之一是直接用拖車拖走。傳統(tǒng)的汽車報警對此無能為力。沖擊檢測器無法測量傾斜度的變化，點(diǎn)火禁用系統(tǒng)也不起作用。本應(yīng)用利用加速度計的高分辨率能力。如果加速度計測量到傾斜度變化超過每分鐘0.5°，汽車就發(fā)出警報。這需要良好的溫度穩(wěn)定性，沒有人希望自己的汽車因為天氣變化而發(fā)出警報。這項應(yīng)用目前已在OEM和售后汽車防盜系統(tǒng)中實現(xiàn)。
滑雪板固定器。加速度計測量總沖擊能量和“特征”，確定是否應(yīng)當(dāng)松開固定器。
現(xiàn)狀。機(jī)械式滑雪板固定器已經(jīng)高度先進(jìn)，但性能受限。如果能測量滑雪者所感受到的實際沖擊力，就能精確判定是否應(yīng)當(dāng)松開固定器。智能系統(tǒng)可以考慮每個人的能力和生理狀況。這是一項實用的加速度計應(yīng)用，但目前的電池技術(shù)不敷所需。等到將來開發(fā)出小而輕且在低溫下保持良好性能的電池時，這項應(yīng)用就能變成現(xiàn)實。
個人導(dǎo)航。本應(yīng)用通過航位推算法確定位置（利用加速度對時間的二重積分確定實際位置）。
現(xiàn)狀。加速度測量結(jié)果中的小誤差日積月累，將導(dǎo)致長期積分結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。二重積分將加劇誤差(t2)。如果不采取措施不時地重新設(shè)定實際位置，誤差將變得十分巨大。這與簡單地將電容放在運(yùn)算放大器上來構(gòu)建積分器類似。即使將來加速度計的精度能夠比現(xiàn)在高出十倍或百倍，最終仍然會產(chǎn)生巨大誤差，只是所需時間長一點(diǎn)。
加速度計可以結(jié)合GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使用，在GPS信號短暫不可用時提供服務(wù)。較短的積分周期（一分鐘左右）可以獲得令人滿意的結(jié)果，而且巧妙的算法可以利用替代方法提供良好的精度。例如在步行時，每走一步，身體都會上下運(yùn)動。加速度計可以用來制作高度精確的計步器，其測量步行距離的精度可達(dá)±1%以內(nèi)。
重低音伺服控制。將加速度計安裝在重低音喇叭上，以便提供位置反饋，進(jìn)而通過伺服方法消除失真。
現(xiàn)實。目前市場上已有多種帶伺服控制的有源重低音音箱。伺服控制可以大大降低諧波失真和功率壓縮。
伺服控制也可以通過電子方式降低揚(yáng)聲器/音箱系統(tǒng)的Q，從而允許使用更小的音箱。
神經(jīng)肌肉刺激器。本應(yīng)用可以在適當(dāng)?shù)臅r候刺激肌肉，以幫助對小腿肌肉失去控制的人走路。
現(xiàn)實。走路時，一般先抬腳，使腿部前移，然后落下，向后推腿部。加速度計戴在小腿或腳上的某個位置，以便檢測腿的位置。然后通過電子方式刺激適當(dāng)?shù)募∪�，使腳根據(jù)需要而屈伸。
這是微加工加速度計使一項產(chǎn)品切實可行的范例。早期型號使用液體傾斜傳感器或活動滾珠軸承（用作開關(guān)）來確定腿的位置。液體傾斜傳感器的問題在于液體會晃動，因此只能慢速步行。在山路上行走時，很容易迷惑滾珠軸承開關(guān)。加速度計則是測量腿后移與腿前移之間的差別，因此山路無法愚弄該系統(tǒng)，而且也不存在液體晃動問題。加速度計功耗很低，系統(tǒng)可以采用小型鋰電池工作，使得最終封裝產(chǎn)品并不顯眼。這項應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)。
汽車噪聲消除。加速度計檢測車廂內(nèi)的低頻振動，消除噪聲系統(tǒng)利用立體聲系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器消除該振動。
雖然加速度計可以毫無困難地拾取車廂內(nèi)的振動，但消除噪聲在很大程度上取決于相位。
雖然我們可以消除某個位置的噪聲（例如駕駛員頭部周圍），但其它位置的噪聲可能會增加。
結(jié)束語表面微加工加速度計具有高靈敏度、小尺寸、低成本、封裝結(jié)實等特點(diǎn)，能夠測量靜態(tài)和動態(tài)加速力，因而使眾多新型應(yīng)用得以實現(xiàn)。其中有許多應(yīng)用并不屬于加速度計的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍，超出了人們的預(yù)期。
現(xiàn)在看來，設(shè)計人員的想象力似乎才是潛在應(yīng)用范圍的限制因素，但有時候，設(shè)計人員也會想象過頭！性能的不斷改進(jìn)將催生越來越多的應(yīng)用，但對那些違背物理定律的所謂“解決方案”最好敬而遠(yuǎn)之。
轉(zhuǎn)載請注明來源：賽斯維傳感器網(wǎng)（www.h1476.cn）
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權(quán)益，請及時與我們聯(lián)系，我們將在24內(nèi)核實刪除，謝謝！
