彎管流量計(jì)加速度傳感器的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用

　彎管流量計(jì)加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子器件。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，即地球引力、重力。加速力可以是個(gè)常量，比如g，也可以是變量。加速度計(jì)有兩種：一種是角加速度計(jì)，由陀螺儀(角速度傳感器)改進(jìn)而來(lái);另一種就是線加速度計(jì)。

　　加速度傳感器的應(yīng)用

　　通過(guò)測(cè)量由于重力引起的加速度，你可以計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，還可以測(cè)量牽引力產(chǎn)生的加速度。目前最新IBMThinkpad手提電腦里就內(nèi)置了加速度傳感器，能夠動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)出筆記本在使用中的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)智能地選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼續(xù)運(yùn)行，這樣可以最大程度地保護(hù)由于振動(dòng)，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電腦造成的硬盤損害，最大程度地保護(hù)里面的數(shù)據(jù)。另外一個(gè)用處就是目前用的數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)里，也有加速度傳感器，用來(lái)檢測(cè)拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)的聚焦。概括起來(lái)，加速度傳感器可應(yīng)用在：控制，手柄振動(dòng)和搖晃，儀器儀表，汽車制動(dòng)啟動(dòng)檢測(cè)，地震檢測(cè)，報(bào)警系統(tǒng)，鼠標(biāo)，玩具，結(jié)構(gòu)物和環(huán)境監(jiān)視，工程測(cè)振，地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。

　　加速度傳感器的工作原理

　　線加速度計(jì)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(zhì)量)我們只需要測(cè)量F就可以了。怎么測(cè)量F?用電磁力去平衡這個(gè)力就可以了。就可以得到F對(duì)應(yīng)于電流的關(guān)系。只需要用實(shí)驗(yàn)去標(biāo)定這個(gè)比例系數(shù)就行了。當(dāng)然中間的信號(hào)傳輸、放大、濾波就是電路的事了。多數(shù)加速度傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。彎管流量計(jì)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(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)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(lái)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(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)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)各有優(yōu)勢(shì)和問(wèn)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，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。

　　如何選用加速度傳感器

　　模擬輸出vs數(shù)字輸出：這個(gè)是最先需要考慮的，取決于系統(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2.5V對(duì)應(yīng)0g的加速度，2.6V對(duì)應(yīng)于0.5g的加速度。數(shù)字輸出一般使用脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。

　　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(wèn)題是你必須占用額外的一個(gè)時(shí)鐘單元用來(lái)處理PWM信號(hào)，同時(shí)對(duì)處理器也是一個(gè)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(jiǎn)單地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()”指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。

　　最大測(cè)量值：

　　如果你只要測(cè)量機(jī)器人相對(duì)于地面的傾角，那一個(gè)±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測(cè)量機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能，±2g也應(yīng)該足夠了。如果你的機(jī)器人有突然啟動(dòng)或者停止的情況出現(xiàn)，那你需要一個(gè)±5g的傳感器。

　　帶寬：

　　這里的帶寬實(shí)際上指的是刷新率。也就是說(shuō)每秒鐘，傳感器會(huì)產(chǎn)生多少次讀數(shù)。對(duì)于一般只要測(cè)量?jī)A角的應(yīng)用，50HZ的帶寬應(yīng)該足夠了，但是對(duì)于需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能，比如振動(dòng)，你會(huì)需要一個(gè)具有上百HZ帶寬的傳感器。

　　電阻/緩存機(jī)制：

　　對(duì)于有些微控制器來(lái)說(shuō)，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(wú)法正常工作，所以建議在購(gòu)買傳感器前，仔細(xì)閱讀控制器手冊(cè)，彎管流量計(jì)確保傳感器能夠正常工作。