Kistler加速度傳感器和角度傳感器是什么

Kistler加速度傳感器和角度傳感器是什么
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。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測(cè)量?jī)A角和加速度好像不是很有用。但是，現(xiàn)在工程師們已經(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你的機(jī)器人了解它現(xiàn)在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒(méi)有？或者對(duì)于飛行類(lèi)的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)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(méi)有帶著彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。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)。
目前新IBM
Thinkpad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)智能的選擇關(guān)閉硬盤(pán)還是讓其繼續(xù)運(yùn)行，這樣可以大程度的保護(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做造成的硬盤(pán)損害，大程度的保護(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。
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。
所謂的壓電效應(yīng)就是
對(duì)于不存在對(duì)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(chǎng)，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(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，比如電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其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。　　在選購(gòu)加速度傳感器的時(shí)候，需要考慮什么？
模擬輸出 vs 數(shù)字輸出：
這個(gè)是先需要考慮的。這個(gè)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BASIC
Stamp，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(lèi)似acceleration=read_adc()的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。
測(cè)量軸數(shù)量：
對(duì)于多數(shù)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿足多數(shù)應(yīng)用了。對(duì)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(huì)適合一點(diǎn)。
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。要是你的機(jī)器人會(huì)有比如突然啟動(dòng)或者停止的情況出現(xiàn)，那你需要一個(gè)±5g的傳感器。
靈敏度　　一般來(lái)說(shuō)，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對(duì)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(cè)量，從而獲得更的測(cè)量值。
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。
加速度傳感器的分類(lèi)
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。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測(cè)量?jī)A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(méi)有？或者對(duì)于飛行類(lèi)的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)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(méi)有帶著彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。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)。
加速度傳感器可以測(cè)量牽引力產(chǎn)生的加速度。 汽車(chē)安全 加速度傳感器主要用于汽車(chē)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(jì)的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時(shí)候彈出要迅速確定，所以加速度計(jì)必須在瞬間做出反應(yīng)。通過(guò)采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動(dòng)不止的傳感器設(shè)計(jì)可以縮短器件的反應(yīng)時(shí)間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車(chē)工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展快。 游戲控制 加速度傳感器可以檢測(cè)上下左右的傾角的變化，因此通過(guò)前后傾斜手持設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡(jiǎn)單。 圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn) 用加速度傳感器檢測(cè)手持設(shè)備的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作及方向，實(shí)現(xiàn)所要顯示圖像的轉(zhuǎn)正。 電子指南針傾斜校正 磁傳感器是通過(guò)測(cè)量磁通量的大小來(lái)確定方向的。當(dāng)磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，通過(guò)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(cè)量?jī)A角的這一原理，可以對(duì)電子指南針的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)死角的補(bǔ)償 GPS系統(tǒng)是通過(guò)接收三顆呈120度分布的衛(wèi)星信號(hào)來(lái)終確定物體的方位的。在一些特殊的場(chǎng)合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號(hào)會(huì)變?nèi)跎踔?失去，這也就是所謂的死角。而通過(guò)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(cè)量。對(duì)加速度傳感器進(jìn)行一次積分，就變成了單位時(shí)間里的速度變化量，從而測(cè)出在死區(qū)內(nèi)物體的移動(dòng)。 計(jì)步器功能 加速度傳感器可以檢測(cè)交流信號(hào)以及物體的振動(dòng)，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定規(guī)律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測(cè)振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計(jì)算出人所走的步或跑步所走的步數(shù)，從而計(jì)算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計(jì)算出卡路里的消耗。 防手抖功能 用加速度傳感器檢測(cè)手持設(shè)備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度，當(dāng)振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過(guò)大時(shí)鎖住照相快門(mén)，使所拍攝的圖像永遠(yuǎn)是清晰的。 閃信功能 通過(guò)揮動(dòng)手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)在空中顯示文字，用戶可以自己編寫(xiě)顯示的文字。這個(gè)閃信功能是利用人們的視覺(jué)殘留現(xiàn)象，用加速度傳感器檢測(cè)揮動(dòng)的周期，實(shí)現(xiàn)所顯示文字的準(zhǔn)確定位。 硬盤(pán)保護(hù) 利用加速度傳感器檢測(cè)自由落體狀態(tài)，從而對(duì)迷你硬盤(pán)實(shí)施必要的保護(hù)。大家知道，硬盤(pán)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，外界的輕微振動(dòng)就會(huì)對(duì)硬盤(pán)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(cè)自由落體狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到自由落體狀態(tài)時(shí)，讓磁頭復(fù)位，以減少硬盤(pán)的受損程度。 設(shè)備或終端姿態(tài)檢測(cè) 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(cè)，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(cè)設(shè)備的傾斜角度，但是它會(huì)受到運(yùn)動(dòng)加速度的影響，使傾角測(cè)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(shí)磁傳感器測(cè)量方位角時(shí)，也是利用地磁場(chǎng)，當(dāng)系統(tǒng)中電流變化或周?chē)袑?dǎo)磁材料時(shí)，以及當(dāng)設(shè)備傾斜時(shí)，測(cè)量出的方位角也不準(zhǔn)確，這時(shí)需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進(jìn)行補(bǔ)償。 智能產(chǎn)品 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)品的千遍一律，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)來(lái)源傳感器的方向、加速表、光線、磁場(chǎng)、臨近性、溫度等參數(shù)的特性。這個(gè)原理是手機(jī)里面集成的加速度傳感器，它能夠分別測(cè)量X、Y、Z三個(gè)方面的加速度值，X方向值的大小代表手機(jī)水平移動(dòng)，Y方向值的大小代表手機(jī)垂直移動(dòng)，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?，地球的方向?yàn)樨?fù)，然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統(tǒng)，通過(guò)判斷其大小變化