發布日期：2022-10-09 點擊率：82
本發明涉及加速度傳感器校核技術領域，特別是涉及一種校核加速度傳感器測位移的方法。
背景技術：
利用加速度傳感器可以精確的感應到加速度值，然后經過對加速度值進行2次積分，就可以測量出產生的相對位移值。在利用這種原理測量相對位移的方法中，由于加速度傳感器非常精確，而且實際應用過程中會有振動等干擾使加速度傳感器產生噪音，一般都需要進行算法處理位移計算過程，以盡量減小最終感測的相對位移值。對于最終是否符合計算精度需求，一般都需要對最終的測量位移值進行校核。
一般的校核方法是需要調制一個特定的加速度，并能準確知道產生的位移與時間的關系。例如，使用步進電機的絲桿產生一個一個加速度，并通過步進電機的編碼器確定位移，或者在絲桿上加速距離傳感器。這些校核裝置成本高，高精度和高加速度的步進電機非常昂貴，控制比較復雜，每個時刻的加速度未知，無法準確校核反饋實際測量的加速度。
技術實現要素：
為此，本發明要解決的技術問題是克服現有加速度傳感器在校核過程中存在的上述不足，進而提供一種操作簡便、實用，且精度較高的校核加速度傳感器測位移的方法。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
一種校核加速度傳感器測位移的方法,其包括如下步驟：
S1：將需要校核的加速度測位移模塊固定在擺線末端，使得加速度測位移模塊中加速度傳感器的中心點位于擺線所在的直線上，使需要校核的加速度傳感器的軸線與擺線垂直且朝向單擺中心的方向；
S2：將擺線的上端連接在旋轉輪上，并使旋轉輪的旋轉中心位于擺線所在的直線上；
S3：擺線長度為L(從旋轉輪中心到加速度傳感器中心的距離)，初始角度為θ0，當地重力加速度為g，在從初始角度θ0到角度為0的過程中，時間t與角度θ的關系式為:
S4：根據時間t與角度θ的關系式繪出加速度與時間的第一曲線圖，即g·sin(θ0-θ)與時間t的曲線圖；
S5：根據時間t與角度θ的關系式繪出擺過的弧長(即位移)與時間的第二曲線圖，即L*θ與時間t的曲線圖；
S6：將加速度測位移模塊測量出的加速度值與第一曲線圖進行比較，將加速度測位移模塊測量出的位移與第二曲線圖進行比較，即可知道加速度誤差和位移計算誤差；
S7：通過調整擺長L和初始角度θ0，繪制出不同校核曲線，以此進行多次校核。
優選的，將整個擺線裝置置于真空或無氣流擾動的空間內。
優選的，所述旋轉輪內設置有用于調整擺線長度的線盤，所述擺線的上段纏繞在線盤上。
優選的，所述擺線為柔性擺線或剛性擺線。
本發明的校核加速度傳感器測位移的方法至少具有以下有益效果：
本發明的校核加速度傳感器測位移的方法利用單擺或復擺的原理，在校核過程中，單擺或復擺每個時刻的加速度值可以通過數學方法精確計算，每個時刻的位移也可以通過數學方法精確計算。即初始條件確定時，加速度、速度、位移相對應時間的曲線是精確的可計算曲線。然后通過比較實際測量的曲線，可以不斷校核優化計算算法。
附圖說明
為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中：
圖1是本發明的校核加速度傳感器測位移的方法采用柔性擺線時的示意圖；
圖2是本發明的第一曲線圖；
圖3是本發明的第二曲線圖；
圖4是本發明的校核加速度傳感器測位移的方法采用剛性擺線時的示意圖。
圖中附圖標記表示為：
1-加速度測位移模塊；2-擺線；3-旋轉輪；4-擺柄。
具體實施方式
參見圖1，一種校核加速度傳感器測位移的方法，首先將需要校核的加速度測位移模塊1固定在擺線2末端，使得加速度測位移模塊1中的加速度傳感器的中心點位于擺線2所在的直線上，擺線2為柔性擺線，并且使得需要校核的加速度軸與擺線2垂直，且朝向單擺中心的方向。
然后將擺線2的上端繞在旋轉輪3上，使得旋轉輪3的旋轉中心在擺線2所在的直線上。
擺線2的長度為L(從旋轉輪中心到加速度傳感器中心的距離)，初始角度為θ0，當地重力加速度為g，在從初始角度θ0到角度為0(擺線垂直時)的過程中，時間t與角度θ的關系式為：
根據時間t與角度θ的關系式繪出加速度與時間的第二曲線圖(參見圖2，橫軸表示時間，縱軸表示加速度)，即g·sin(θ0-θ)與時間t的曲線圖，參見圖2。
根據時間t與角度θ的關系式繪出擺過的弧長(即位移)與時間的第二曲線圖(參見圖3，橫軸表示時間，縱軸表示弧長)，即L*θ與時間t的曲線圖，如圖3所示為某種初始條件下的一段曲線圖。
將加速度測位移模塊1測量出的加速度與時間曲線關系與圖2進行比較，測量的位移與時間的關系與圖3進行比較，即可知道測量的加速度誤差和位移計算誤差，然后進行不斷的優化改善。
通過調整擺長L和初始角度θ0，可繪制出不同的校核曲線，以此進行多次校核，以使得最終的計算方法具有最大范圍的適用性。
通過改變加速度測位移模塊1的位置方向即可校核加速度傳感器的不同加速度軸。
旋轉輪3內部可設置一個線盤或其他能夠收納擺線的裝置，以便于隨時調整柔性擺線的長度L，以便于進行多次校核。
其中，盡量選擇內阻力較小的旋轉輪3，并使整個裝置處于垂直平面內，且無氣流擾動或者可以放置于真空內，以減小阻力對校核的影響，提高校核精度。當阻力十分小時本校核裝置等同于一個無阻尼單擺。
當然，所述擺線也可以選擇為剛性擺線，參見圖4，該剛性擺線相當于一個擺柄4，擺柄4的上端樞轉固定，加速度測位移模塊固定在擺柄4下端，由于剛性擺柄4的重量產生轉動慣量，此時相當于是復擺，復擺與單擺的原理相同，只是角度、加速度、速度、位移與時間的曲線稍有些區別。
上述具體實施方式只是對本發明的技術方案進行詳細解釋，本發明并不只僅僅局限于上述實施例，本領域技術人員應該明白，凡是依據上述原理及精神在本發明基礎上的改進、替代，都應在本發明的保護范圍之內。
）
Int.CI
權利要求說明書
說明書
幅圖
（
54
）發明名稱
一種利用加速度傳感器計算位移的方法和移動終端
（
57
）摘要
?
本發明公開一種利用加速度傳感器計算位
移的方法，其包括：采集物體運動過程中的加速
度值；對采集的物體運動過程中的加速度值進行
低通濾波；根據加速度值對運動形式進行分類，
再對分類后的運動形式分別進行平均加速度值與
加速度值的對應匹配；根據經過濾波器低通濾波
的加速度值，判斷當前運動所屬的分類，以及根
據所屬的分類中平均加速度值與加速度值的對應
匹配，得到當前運動的平均加速度值，從而利用
先劃分一個取樣周期，比如50ms，
在這個時間段內測量一次加速度，然后根據以前累積下來的速度（包括速率和方向）和位置，計算前50ms的總位移和終點速度。
如此反復計算就可以得到結果。
很明顯，取樣時間縮短，精度會提高。但這會受到一些技術限制，比如計算機運算速度跟不上；加速度傳感器本身存在響應時間等等。
此外，由于速度和位置總是累加的，這就存在累加誤差，時間長了，總的精度就下降得很大。所以一般還用別的方法進行經常性的校正。
比如核潛艇上，在水下經常進行速度校正，可以測定相對海底的速度來修正速度的累積誤差。位置校正一般要上浮（或將傳感器上浮），通過衛星導航或者天文導航修正誤差。有些國家在水底安放了水下聲響航標，潛艇可不浮出水面進行修正。
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加速度傳感器
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加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質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、應變式、壓阻式、壓電式等。
中文名
加速度傳感器
外文名
acceleration transducer
作 用
測量加速度
定 義
將加速度轉換為信號的傳感器
分 類
電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式
組成部分
質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等
目錄
1
定義
2
分類
?
壓電式
?
壓阻式
?
電容式
?
伺服式
3
應用
?
范圍
?
案例
?
具體
4
主要產品
5
工作原理
6
技術指標
7
選型指南
?
輸出型式
?
測量軸數量
?
最大測量值
?
靈敏度
8
帶寬
?
電阻/緩存機制
?
累積誤差
9
安裝注意事項
10
前景預測
11
最新發展
加速度傳感器定義
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語音
陀螺儀
中文名稱：加速度傳感器英文名稱：acceleration transducer定義：能感受加速度并轉換成可用輸出信號的傳感器應用學科：機械工程（一級學科）；傳感器（二級學科）；物理量傳感器（三級學科）。
加速度傳感器分類
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語音
加速度傳感器壓電式
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，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠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。
加速度傳感器壓阻式
基于世界領先的MEMS硅微加工技術，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數字電路中，廣泛應用于汽車碰撞實驗、測試儀器、設備振動監測等領域。
加速度傳感器電容式
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。在某些領域無可替代，如安全氣囊，手機移動設備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計采用了微機電系統（MEMS）工藝，在大量生產時變得經濟，從而保證了較低的成本。
加速度傳感器伺服式
伺服式加速度傳感器是一種閉環測試系統，具有動態性 能好、動態范圍大和線性度好等特點。其工作原理，傳感器的振動系統由 "m-k”系統組成，與一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有 加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經伺服放大器 放大后轉換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質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狀態下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統中，在高精度的振動測量和標定中也有應用。
加速度傳感器應用
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加速度傳感器范圍
石英撓性加計加速度傳感器(5張)
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，你會發現光測量傾角和加速度好像不是很有用。但是，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機器人了解它身處的環境。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動機的振動。加速度傳感器可以測量牽引力產生的加速度。
加速度傳感器案例
加速度傳感器應用于地震檢波器設計地震檢波器是用于地質勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動轉變為電信號的傳感器，能把地震波引起的地面震動轉換成電信號，經過模/數轉換器轉換成二進制數據、進行數據組織、存儲、運算處理。加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備，典型應用在手機、筆記本電腦、步程計和運動檢測等。加速度傳感器技術應用于車禍報警在汽車工業高速發展的現代，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量也十分巨大。在信息化的現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正是懷著這種設計理念，相信這種系統的推廣，會給汽車行業帶來更多的安全。加速度傳感器應用于監測高壓導線舞動目前國內對導線舞動監測多采用視頻圖像采集和運動加速度測量兩種主要技術方案。前者在野外高溫、高濕、嚴寒、濃霧、沙塵等天氣條件下，不僅對視頻設備的可靠性、穩定性要求很高，而且拍攝的視頻圖像的效果也會受到影響，在實際使用中只能作為輔助監測手段，無法定量分析導線運動參數；而采用加速度傳感器監測導線舞動情況，雖可定量分析輸電導線某一點上下振動和左右擺動的情況，但只能測出導線直線運動的振幅和頻率，而對于復雜的圓周運動，則無法準確測量。所以我們必須加快加速度傳感器的發展來適應諸如此類環境下進行應用。
加速度傳感器具體
汽車安全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。在安全應用中，加速度計的快速反應非常重要。安全氣囊應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。通過采用可迅速達到穩定狀態而不是振動不止的傳感器設計可以縮短器件的反應時間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業中的廣泛應用而發展最快。游戲控制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備來實現對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡單。圖像自動翻轉用加速度傳感器檢測手持設備的旋轉動作及方向，實現所要顯示圖像的轉正。電子指南針傾斜校正磁傳感器是通過測量磁通量的大小來確定方向的。當磁傳感器發生傾斜時，通過磁傳感器的地磁通量將發生變化，從而使方向指向產生誤差。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行補償。GPS導航系統死角的補償GPS系統是通過接收三顆呈120度分布的衛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信號會變弱甚至完全失去，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航，便可以進行系統死區的測量。對加速度傳感器進行一次積分，就變成了單位時間里的速度變化量，從而測出在死區內物體的移動。計步器功能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生一定規律性的振動，而加速度傳感器可以檢測振動的過零點，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，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。防手抖功能用加速度傳感器檢測手持設備的振動/晃動幅度，當振動/晃動幅度過大時鎖住照相快門，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。閃信功能通過揮動手持設備實現在空中顯示文字，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象，用加速度傳感器檢測揮動的周期，實現所顯示文字的準確定位。硬盤保護利用加速度傳感器檢測自由落體狀態，從而對迷你硬盤實施必要的保護。大家知道，硬盤在讀取數據時，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生很壞的后果，使數據丟失。而利用加速度傳感器可以檢測自由落體狀態。當檢測到自由落體狀態時，讓磁頭復位，以減少硬盤的受損程度。設備或終端姿態檢測加速度傳感器和陀螺儀通常稱為慣性傳感器，常用于各種設備或終端中實現姿態檢測，運動檢測等，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，可以用于檢測設備的傾斜角度，但是它會受到運動加速度的影響，使傾角測量不夠準確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補償。同時磁傳感器測量方位角時，也是利用地磁場，當系統中電流變化或周圍有導磁材料時，以及當設備傾斜時，測量出的方位角也不準確，這時需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進行補償。智能產品加速度傳感器在微信功能中的創新功能突破了電子產品的千篇一律，這個功能的實現來源傳感器的方向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等參數的特性。這個原理是手機里面集成的加速度傳感器，它能夠分別測量X、Y、Z三個方面的加速度值，X方向值的大小代表手機水平移動，Y方向值的大小代表手機垂直移動，Z方向值的大小代表手機的空間垂直方向，天空的方向為正，地球的方向為負，然后把相關的加速度值傳輸給操作系統，通過判斷其大小變化，就能知道同時玩微信的朋友。
加速度傳感器主要產品
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語音
2014年4月4日，美國商標和專利局發布的最新專利申請顯示，蘋果公司正在開發一種新型的耳機設備，他們嘗試在耳機中加入多個傳感器和麥克風，讓降噪功能更強，并讓耳機更智能。
[1]
這種耳機是有線的，可能是目前EarPods的的改進版。它配備了各種傳感器，包括加速傳感器，以及兩個麥克風。當有晃動時候，加速傳感會被觸發，啟動耳機線上的降噪麥克風，形成一種比目前EarPods更好的降噪系統。但是該產品還只是專利狀態，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品上。
[1]
加速度傳感器工作原理
編輯
語音
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生形變以外，還將改變晶體的極化狀態，在晶體內部建立電場，這種由于機械力作用使介質發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，但是其最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中的廣泛應用而發展最快。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，歐洲市場的速度最快，因為歐洲是許多安全氣囊和汽車生產企業的所在地。壓電技術主要在工業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，尤其是質量行業的用戶所追求的可重復性、穩定性和自生性。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。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失真的情況，用多種測量判斷方法一時找不出故障出現的原因，經過分析總結，導致測量結果失真的因素主要是：系統低頻響應差，系統低頻信噪比差，外界環境對測量信號的影響。 所以，只要出現加速度傳感器低頻測量信號失真情況，對比以上三點看看是哪個因素造成的，有針對性的進行解決。
加速度傳感器技術指標
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1、靈敏度方面的技術指標：對于一個儀器來說，一般都是靈敏度越高越好的，因為越靈敏，對周圍環境發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地也變大，這樣測量就比較容易方便，而測量出來的數據也會比較精確的。2、帶寬方面的技術指標：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。3、量程方面的技術指標：測量不一樣的事物的運動所需要的量程都是不一樣的，要根據實際情況來衡量。解析手機上的傳感器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。因此其的范圍比重力感應器要大，但是一般在手機被提到的加速度感應器時，其實就是指重力感應器，因此兩者可以看做是等價的。方向感應器手機方向傳感器是指，安裝在手機上用以檢測手機本身處于何種方向狀態的部件，而不是通常理解的指南針的功能。手機方向檢測功能可以檢測手機處于正豎、倒豎、左橫、右橫，仰、俯狀態。具有方向檢測功能的手機具有使用更方便、更具人性化的特點。例如，手機旋轉后，屏幕圖像可以自動跟著旋轉并切換長寬比例，文字或菜單也可以同時旋轉，使你閱讀方便;聽MP3時。可能會有人說：這個跟那個重力感應器是一樣的？這個兩者是不一樣的，方向感應器或者叫應用角速度傳感器比較合適，一般手機的上的方向感應器是感應水平面上的方位角、旋轉角和傾斜角的。這個如果你可能覺得有點理論的話，舉個例子吧。有方向感應器的能很好的玩都市賽車游戲。而只有重力感應器也能玩，但是，結果很令人糾結。為了得到高度真實的試驗數據，使用者應當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，整個環境對這些特性是如何影響的，以及加速度計對被測運動是如何影響的。加速度計是關鍵的測量元件，有多種設計型式供選用。每種設計型式都為某些特定用處設計的，目的是為獲得高保真的測量數據。工程師們應認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。傳感器主要工作特性分為有效響應與亂真響應兩類。●有效響應 effective response在傳感器靈敏軸方向上，由輸入的機械振動或沖擊所引起的傳感器的響應。這種響應是正確使用傳感器進行測量，取得可靠數據所期望的。●亂真響應 spurious response在使用傳感器測量機械振動或沖擊時，由同時存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應。這種響應是干擾正確測量的，是不期望的。（見國家標準 GB/T .1-93）有效響應主要有：靈敏度；幅頻響應和相頻響應；非線性度。亂真響應主要有：溫度響應；瞬變溫度靈敏度；橫向靈敏度；旋轉運動靈敏度；基座應變靈敏度；磁靈敏度；安裝力矩靈敏度；對特殊環境的響應。（見國家標準 GB/T .1-93）●靈敏度：（Sensitivity）指定的輸出量與指定的輸入量之比。●參考靈敏度：（Reference Sensitivity）在給定的參考頻率和參考幅值下傳感器的靈敏度值。傳感器靈敏度越高，測量系統的信噪比就越大，系統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，是隨頻率變化的復數量。●幅頻響應和相頻響應在輸入的機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。而輸出電量的相位隨振動頻率的變化，稱為相頻響應。在工作頻段內連續地改變振動頻率，且維持輸入的機械振動量幅值不變，同時觀測傳感器的輸出，便可測定幅頻響應。若同時測量傳感器輸出電量與輸入機械振動量間的相位差，則又可測定相頻響應。一般情況下，只要求知道幅頻響應。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。●非線性度在給定的頻率和幅值范圍內，輸出量與輸入量成正比，稱為線性變化。實際傳感器的校準結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范圍內，逐漸增大輸入的機械振動量，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。在使用正弦振動發生器進行測定時，可在傳感器的工作頻率范圍內選定幾個頻率進行，以覆蓋傳感器整個動態范圍。一般在傳感器動態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，其靈敏度增加的百分數來表示非線性度。壓阻式，變電容式加速度計在其動態范圍內線性度較好，它代表了非線性、滯后和非重復性的綜合值。●質量負載的影響如果加速度計的動態質量接近被測結構物的動態質量，則會使振動產生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構件上測振時，為了得到準確的數據必須采用重量輕的加速度計。如果被測物件呈現單自由度的響應，則加速度計將使其共振頻率下降。在所有的模態試驗中必須使用微型加速度計。●低頻響應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。像隔離剪切式設計等隔離性好的設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。●高頻響應加速度計的高頻響應隨加速度計的機械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時，大多數加速度計呈現無阻尼單自由度系統的頻響特性。以±5%為要求的話，其頻率響應約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當的修正因數，則可在更高的頻率上得到有用的數據。●溫度響應傳感器靈敏度隨溫度的變化，稱為傳感器的溫度響應。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數來表示。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，低溫可達絕對零度，高溫可達760°C。很多種壓電加速度計設計型式在很寬的溫度范圍內的溫度響應很平。壓阻式、變電容式加速度計的典型溫度范圍為－18°C～+93°C。●壓電傳感器的瞬變溫度靈敏度具有熱釋電效應的傳感器在瞬變溫度作用下將產生電輸出，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。在溫度產生變化時，壓電元件會產生輸出信號，這稱之為熱釋電效應。試件或氣流溫度的突變會引起這種溫度變化。大多數情況下這種效應是很低頻的，只有信號適調儀的響應在1赫以下，才能檢測到。如果信號適調儀有級間高通濾波器，則應特別注意，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，隔離剪切式設計的熱釋電效應較小。壓阻式，變電容式的這種效應是可以忽略的。●橫向靈敏度對于單向測量來說，要求加速度計不得對被測物體的橫向運動產生任何響應是十分必要的。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，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行橫向靈敏度校準并給出其最大值。●橫向靈敏度比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。●旋轉運動靈敏度某些直線振動傳感器對旋轉運動是敏感的。在進行試驗時必須小心。以免造成測量誤差。●基座應變靈敏度在傳感器基座產生應變時會引起不應有的信號輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和應變值乘積的比值，稱為基座應變靈敏度。在某些試驗中，加速度計安裝處可能會存在動態彎曲、扭轉、拉伸等。由于與應變區緊密接觸，加速度計底座也會發生應變。部分應變會傳給敏感元件，從而產生與振動運動無關的輸出信號。剪切式設計的加速度計要比壓縮式的對基座應變的敏感程度小一個數量級。應用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉接件可以減小這種影響。●磁靈敏度傳感器被置于磁場中會產生的不應有的信號輸出，該輸出值與傳感器靈敏度和磁場的磁感應強度乘積的比值，稱為傳感器的磁靈敏度。●安裝力矩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生變化。施加1/2倍規定安裝力矩或施加2倍規定安裝力矩時的靈敏度與施加規定安裝力矩時的靈敏度之最大差值，相對于施加規定安裝力矩時靈敏度的比值的百分數，稱為安裝力矩靈敏度。●特殊環境的響應在強靜電場、交變磁場、射頻場、聲場、電纜影響、核輻射等的特殊環境下，某些傳感器會受到嚴重的影響，這些物理因素將引起傳感器產生亂真響應。
加速度傳感器選型指南
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加速度傳感器輸出型式
這個是最先需要考慮的。這個取決于你系統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對應0g的加速度，2.6V對應于0.5g的加速度。數字輸出一般使用脈寬調制（PWM）信號。如果你使用的微控制器只有數字輸入，比如BASIC Stamp，那你就只能選擇數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擔。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。
加速度傳感器測量軸數量
對于多數項目來說，兩軸的加速度傳感器已經能滿足多數應用了。對于某些特殊的應用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會適合一點。
加速度傳感器最大測量值
如果你只要測量機器人相對于地面的傾角，那一個±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動態性能，±2g也應該足夠了。要是你的機器人會有比如突然啟動或者停止的情況出現，那你需要一個±5g的傳感器。
加速度傳感器靈敏度
一般來說，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對一定范圍內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，應盡量遠離最小可用值，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，以提高后續儀器輸入信號，提高信噪比。
加速度傳感器帶寬
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這里的帶寬實際上指的是刷新率。也就是說每秒鐘，傳感器會產生多少次讀數。對于一般只要測量傾角的應用，50HZ的帶寬應該足夠了，但是對于需要進行動態性能，比如振動，你會需要一個具有上百HZ帶寬的傳感器。
加速度傳感器電阻/緩存機制
對于有些微控制器來說，要進行A/D轉化，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，仔細閱讀控制器手冊，確保傳感器能夠正常工作。
加速度傳感器累積誤差
加速度傳感器通過在一個時間段內測量一次加速度，然后根據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速度。如此反復計算就可以得到結果。很明顯，取樣時間縮短，精度會提高。但這會受到一些技術限制，比如計算機運算速度跟不上；加速度傳感器本身存在響應時間等等。此外，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。
加速度傳感器安裝注意事項
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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的問題：正弦曲線的受限和測試中出現的隨機振動。通常，工程師和技師將會根據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到良好的頻率響應中起到很關鍵的作用。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響應傳送性最好。在安裝傳感器之前要用碳氫化合溶液來清潔其要安裝的表面，在安裝傳感器的時候通常要用到氰基丙烯酸鹽, 磁鐵，雙面膠帶，石蠟，將其均勻地涂抹在粘接加速度計被粘表面，不能太厚或太薄，合適的厚度會起到良好的粘接效果。熱粘接劑的使用有很多的注意事項，最重要的是要注意安裝過程中熱粘接劑的凝固時間。當然我們用粘接安裝時需要注意的是在接近最大極限溫度時最好不要用粘接劑，應該延遲一段時間再使用，否則會使粘接劑本身被損壞，導致粘接劑抗拉強度降低。無論如何當我們要用粘接法安裝加速度傳感器時所有極限因素都要考慮進去。同樣，以上加速度傳感器的安裝只是針對大部分情況而言，一些特殊設備上測量加速度需要用到最合適的傳感器安裝方式。
加速度傳感器前景預測
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咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示，2008年全球傳感器市場容量為506億美元，預計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調查顯示，東歐、亞太區和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區，而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區。就世界范圍而言，傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場，占第二位的是過程控制市場，看好通訊市場前景。一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規模最大，分別占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微機電系統)傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中，無線傳感器在2007-2010年復合年增長率預計會超過25%。全球的傳感器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發和產業化，競爭也將日益激烈。新技術的發展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現與市場份額的擴大。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%,其中最高可達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和工業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%。汽車行業使用電容式傳感器主要用于安全系統、輪胎磨損監測、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。
加速度傳感器最新發展
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隨著智能手機等的普及，要求設備具備更高的功能和可設計性，在這種情況下，對組件的高度集成化和小型化的需求強勁。另外，高性能化導致電池的消耗增加，因此，對于搭載在設備上的各種元器件，要求具備更低的功耗。業界最小尺寸的加速度傳感器最高分辨率達到14bit，具有低功耗、 耐沖擊性高及可編程的待機喚醒功能，能夠進行傾斜檢測、運動檢測等；而另外一款高性能、低功耗、低成本、低噪音的加速度傳感器具有高穩定性，最高分辨率達4bit的特點，可高精度傾斜檢測、運動檢測等，此兩種設備主要應用于智能手機、平板/筆記本電腦、數碼相機、游戲機及其他小型民生設備。智能手機和游戲機等具有更多感官性運動的設備操作需求高漲，另外，出現了智能電視用的運動遙控等新需求。在這些運動檢測中，使用了歷來使用的加速度傳感器，還增加了陀螺儀，提高了操作感受。小型封裝陀螺儀采用FIFO緩沖區，可減少來自微控制器的訪問頻率，具備旋轉運動檢測功能。而隨著加速度傳感器、陀螺儀進一步普及，同時在小型設備中使用案例日益增加。單芯片化以及在1個系統的通信接口一起使用2個傳感器的需求不斷增加。小型封裝的3軸加速度傳感器和3軸陀螺儀的復合傳感器的漸漸出現，不但具有以上小型封裝陀螺儀的各種特點和功能，同時還擁有業界領先的低耗電量，僅為4mA。他們多應用于智能手機、平板電腦、游戲機、遙控器、PND及其他小型民生設備。
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參考資料
1.
蘋果新專利：在耳機中塞進加速傳感器
．新華網[引用日期2014-04-26]
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