加速度传感器及其应用

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二、加速度传感器的应用
• 2.1 在手持设备方面的应用
• 重力感应、三轴加速度； • 游戏、抗跌落、歌曲控制
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二、加速度传感器的应用
• 2.2 在可穿戴设备方面的应用
• 特点：体积小、重量轻、功耗低； • 应用：计步器、运动量、强度统计；
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二、加速度传感器的应用
• 2.3 在汽车、操作方面的应用
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四、往年获奖实例
• 1、新概念游戏健身机 • 设计思想：以加速度计作为 动作感应系统，通过感应人 体的运动控制游戏中超级玛 丽的动作。 • 特点：创新性；成本低、体 积小、高可靠；设计灵活性； 游戏兼容性好；超强扩展性； 新概念健身、新概念游戏
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四、往年获奖实例
• 2、魔笔 • 设计思想：以加速度计作为获取魔 笔二维加速度，通过积分得到魔笔 运动轨迹，实现（在文稿上的）划 线、画图、标记、注释等功能。 • 特点：与空中鼠标构思异曲同工； 无线信号传输；功能扩展性强；体 积小、重量轻、功耗低。
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三、认识加速度传感器
• • • • • • • 3.2.5 其他形式加速度传感器 1、谐振式加速度传感器 2、隧道式加速度传感器 3、磁效应型（磁阻、霍尔）加速度传感器 4、热对流式加速度传感器 5、伺服（力平衡）式加速度传感器 6、三轴（多轴）加速度传感器
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三、设计注意事项
• • • • 1、应用场景、所需测量量、需要控制的效果。 2、测量对象 —— a 3、测量方法、大致量程、过载。 4、系统构成与设计：传感器、单片机、（存储）、显示、 通信接口、电源；是否需要校准、资源分配（计算、存储、 管脚等）、安装方法与位置、算法考虑是否周全等。 • 5、调试：硬件保证可靠；程序调试注意细节；测量值的 记录、画出曲线分析；阈值的确定，可能要经过多次实验。 • 6、表现形式：直观、准确、有冲击力、一定趣味性。
• 3.2.2 硅微电容式式加速度传感器
– – – – – 敏感器件制作简单 不受温度影响 读出电路复杂 易受寄生参数影响 非线性
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三、认识加速度传感器
• 3.2.4 压电（石英或陶瓷）式加速度传感器 – – – – 结构简单、电压输出 无法测直流（常加速度） 温度系数较大 高频响应特性好
• （a）克服了外壳形变的影响，但仍受安装的影响。 • （b）减小了基座变形的影响，但成品率相对较低。 • （c）降低了安装复杂度，胶接方式限制了使用温度。
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四、往年获奖实例
• 9、虚拟电子乐器 • 设计思想：通过捕捉人体肢体 的运动姿态，再根据用户个性 化定制的需求，允许演奏者以 符合日常习惯的方式演奏多种 乐器。 • 功能特点：通过挥动指挥棒， 根据不同的挥动方向和速度， 乐器将发出不同的声音；根据 预先编制的程序，可将动作模 式与乐曲相对应；类似于乐队 指挥的指挥棒。
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四、往年获奖实例
• 3、智能刹车系统 • 设计思想：减少“将油门误当刹车 踩”的情况。紧急刹车与缓踩油门 两种状态下汽车踏板的加速度值是 不同的，通过比较正常和误踩两种 情况下的加速度值，确定油门的临 界加速度。 • 特点：结构简单、易于实现；安全 性相关、不利影响小；看问题角度 独特。
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四、往年获奖实例
• 6、智能碰撞检测机器人 • 设计思想：通过二维MEMS加 速度计，检测机器人运动过程 中所受到的外界碰撞，并计算 碰撞的方向和大小，进而控制 机器人进行相应的壁障动作。 • 功能特点：与家庭自主吸尘器 的思想一致；算法简单；检测 与控制相结合；具有实用性前 景。
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四、往年获奖实例
• 7、汽车黑匣子 • 设计思想：记录事故前汽车的 运行状态（前后俯仰角、左右 晃动角、行车方向、速度、汽 车运动轨迹），可用于事故分 析。 • 功能特点：至少需要在汽车的 两个以上位置测量和记录；同 时还可记录行车速度与里程； 可进行超速和超市报警。
加速度传感器及其应用
—— 大赛辅导与孵化 测控技术与仪器教研室
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一、指导思想
• 1、开拓思维、创新思想。
• 2、了解加速度传感器的优缺点、适用领域。
• 3、学会分析问题的重点、难点。 • 4、学会在调试、实践中查找问题、解决问题 • 5、根据个人特点，多人共同协作。 • 6、培养一定的艺术表现力。
• 4、汽车侧翻预警系统 • 设计思想：根据加速度传感器 实时采集的数值，计算汽车侧 翻因子，进行侧翻预警。 • 工作原理：正常行驶时，只点 亮两侧各一盏绿灯；可能发生 侧翻时，点亮第二盏LED灯 （红色）；接近侧翻临界值时， 点亮第三盏LED（红色）；整 个过程中告警蜂鸣器越来越频 繁。
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四、往年获奖实例
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四、往年获奖实例
• 10、魔力花 • 设计思想：通过微传感器检测 叶子颤动的加速度、外界声音 大小、人体wk.baidu.com外信号，编程控 制花朵做出相应的开合动作以 及相关音乐、彩光的配合，打 破传统的昙花一现，静美如花 的概念，展现花开花合的动态 美，与人交互的灵性美，开创 动态装饰花的新领域。 • 特点：人机互动、控制优异、 方式多样。
• 5、“跟屁虫”玩具小车 • 设计思想：采用微惯性加速度 计测量小孩的运动状态，通过 无线发射给小车，小车计算小 孩的运动轨迹，通过控制方向 和速度实现对小孩运动轨迹的 复制。 • 功能特点：小孩携带的装置重 量轻；无线发射和接收；小车 实现了加速、减速、停止、 （转弯）等功能。
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四、往年获奖实例
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四、往年获奖实例
• 8、易碎物品运输监测系统 • 设计思想：通过测量物品的加 速度反应易碎物品损坏的可能 性。设定损坏临界加速度阈值， 当超过阈值时给出告警，需要 检查物品状态。 • 功能特点：针对车辆制动、启 动、颠簸、转弯、上下坡、捆 扎不牢、野蛮装卸等情况进行 监测；需要测量、记录三轴方 向的加速度；可配合时间信息 作为驾驶行为和事故分析的依 据。
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四、往年获奖实例
ATM机智能助手
电子钥匙
智能节拍MP3播放器
脚控鼠标
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五、结束语
• • • • • • 创意无限，敢想敢为。 大胆假设，小心求证。 目的，计划，恒心。 勤于思考，善于沟通。 立足基础，有所为有所不为。 立意、设计是基础，表现形式是关键。
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三、认识加速度传感器
• 3.2 常见的几种加速度传感器
• 3.2.1 压阻式加速度传感器
• 利用单晶硅的压阻效应，具有成本低、工艺成熟、适于大规模制造。 • 可通过“惠斯通”电桥进行电阻到电压的转换、温度补偿。 • 常用于航空、航天领域，还可用于低频震动和冲击、以及物体倾斜的 测量。
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三、认识加速度传感器
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三、认识加速度传感器
弹簧
• 3.1 加速度的测量原理
• F=ma → a=F/m m可以通过测量获得精确值； 也可不通过测量m的值，而通 过标定的方式完成加速度的传 感器的标定。
读出传感器 壳体
加速度测量方向
m
检测质量
阻尼器
• 将加速度（通过质量块）转化 为对力、应变或位移的测量， 从而获得加速度的值。