加速度传感器的检测应用研究进展
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（ 中国电子科技集团公司第 四十九研究所 ， 黑龙江 哈尔滨 １００ ） ５０ １
摘 要： 加速度传感器在工业、 军事 、 航天和民用领域检测中有着广泛的应用。本文综述 了加速度传感器 的研究 概况 ， 总结 了其六 种检测感应 功能应
用进展 ， 并提 出发展趋势。 关键词： 加速度传感器 ； 检测应用 ； 研究进展
究 比较广泛 ， 特别 是 医学 临床 辅 助诊 断 、 育 运 动训 练 、 体
最近 十几年 来 ， 用 微机 电 系统技 术 制 作 的加 速 度 采
人体运 动仿 真等方 面 已取 得大量研 究成 果 。而 国内相对
来说 研究较 少 。
传感器得到了迅速的发展。这种加速度传感器与传统加 工方法制造的加速度传感器相比具有体积小、 重量轻、 性能
速 度传感 器来 检测 加 速度 矢 量 ， 目前 市 场上 有 越来 越 多
的产 品应 用 了双轴 以及三 轴加 速度传感 器 。如 美 国美 新
半 导体有 限 公 司 （ Ｅ Ｉ ） Ｍ ＭＳＣ 开发 出 了用 于 车 身控 制 的双
在进 行运 动检测 时 ， 需要考 虑几 个 因素 ： 如何 计算 它
稳定等特点 。而且 ， 由于微机械结构制作精确 、 重复 陛好 、 易 于集成化 、 适于大批量生产 ， 以具有很高 的性价 比。 所 ２ 几种 加速 度传 感器 的检测 感应功 能 加 速度传 感器 应 用 范 围广 泛 ， 般 来 讲 它有 六种 检 一 测 感应 功能 ： 斜 度 检测 、 动 检 测 、 位 检 测 、 动 检 倾 运 定 震
加速度传感器能获取人体运动时加速度的频率和幅
度 ， 安装 简便 、 积 小 ， 满 足人 体 运 动评 估 检 测 的 且其 体 能 要求 。Ｃｒｊ Ｃ．ｏｔ ａ ｎＶ． Ｂｕｅ ｈ ｎ等人采 用压 阻式 三轴 加速 度传
感器测 量人体 运动加 速度 与能量 消耗 的关 系 。此 三轴加
速度传 感器是 由 ３ 个单 维压 阻式加 速度传 感器 正交 地 安 装在一 个很轻 的立 方体 盒 中 组成 ， 由弹 性绷 带 系 与 人 并 体腰背 部 ， 现对人 体在坐 、 实 行走 等 日常活动 运动 中加 速 度 的测 量 ， 获得加 速度值 与人 体运 动能量 消耗 的关 系 。 并
电子 和工业 应 用 中实 现高精 确度 的测量 。
的位移， 值的范 围选择及使用量测轴。首先应确定位 ｇ 移： 计算位移要将加速度进行二重积分 ， 速度部分则需进 行一次积分。利用这种运动检测感应功能， 加速度传感 器 可应用 于运动控 制 、 步器 和基本 运动检 测等 。 计
国外应用 加速 度传感 器进 行人体运 动检 测方 面的 研
Baidu Nhomakorabea
定于物体的水平面上 ， 当物体姿态改变时， 加速度传感器 的敏感轴随之转动一定角度 ， 由于重力的作用 ， 传感器敏 感轴上的加速度会发生改变 ， 因此可通过测量加速度 的 变化来反 映物 体姿态 的变化 。
２ ２ 运 动检测 ．
成 熟 ， 大多 数加速 度传感 器 为一维型 （ 绝 单轴 ）而微惯 性 ， 系统 以及其 他～些 应用 场合常 常需要 双轴或 者三轴 的加
１ 加 速度传 感器 的研 究概况
加速 度传感 器是 一种 十分重要 的测量 加速力 的 电子
出幅度会有所 变化 ， 两种 状 态下 信 号输 出进 行 比较 计 对 算 可推算 出倾 斜角 的大小 ， 应用 双轴 、 三轴加 速度传 感器
活动检 测器 ， （ ～６ ） ｚ的设 备 频 率下 典 型 的加速 度 在 １ ４Ｈ 测量 范 围为 （ ． ０１～１）。加 速 度传 感 器 的种类 繁 多 ， ０ｇ 从 测试 原理上 可分 为压 电式 、 电容式 、 电感式 、 压阻式 、 隧道
轴 加速度 传感 器 ， 产 品的特点是 没有机 械可动 部分 ， 该 而 且产 品供 货后 的故 障发生 率一直 控制 在 一位数 多 的 ｐｍ ｐ 值 。意法 半导 体公 司推 出了一 款全新数 字信号输 出三 轴 加速传 感器 ＬＳ３Ｈ 其 最 大 测 量值 达 到 ２ ， 当 于 Ｉ３１ Ｈ， ４ｇ相 Ｆ 赛 车在强 劲刹 车时产 生加 速度 的 ５倍左 右 ， １ 可在 消 费
可检测 出加 速度大 小 。
飞思 卡 尔 半 导 体公 司 推 出的 Ｍ ７６Ｑ三轴 加 速 ＭＡ ２０ 度传感器 是用 于倾 角测 量 的典 型应 用 之 一 ， 以重 力 为 它 输入矢 量来决定 物体 在空间 的姿态 。把加 速度传 感器 固
从测 量维 数上 来 看 ， 维 的加 速度 传感 器 技术 比较 单
就 可测 出任 意倾斜 角 的大小 和方 向 。 利 用加速 度 传 感 器 测 量倾 斜 度 的 这 种 检 测 感 应 功 能， 加速度传感器可应用于倾 斜仪、 倾斜度侦测 电子罗 盘 、 旋转 、 图像 文本滚 动浏览／ 用户界 面 、Ｃ Ｌ Ｄ投影 和物 理
治疗法 等方 面。
电流式 、 谐振式等等。多数加速度传感器是根据压电效 应 的原 理来 工作 的 ， 当输 入加 速度时 ， 加速度通 过质 量块 形 成 的惯 性 力加在 压 电材 料 上 ， 电材 料 产生 的变形 和 压 由此产 生 的电荷与 加 速度 成 正 比， 出 电量 经 放 大后 就 输
《 计量与测试技 术》ｏ 年第 ３ ２∞ ７卷 第 １ ｏ期
加 速 度 传 感 器 的 检 测 应 用 研 究 进 展
Ｃ ｅｋｎ ｐ ｌ ａｉｎＲ ｓａｃ ｒｇ ｅｓｏ ｃｅｅｏ ｔ ｓ ｈ ｃ ｉｇＡ ｐｉ ｔ ｅｅ ｒｈＰ ｏ ｒｓ ｆＡ ｃｌ ｍｅ ｒ ｃ ｏ ｒ ｅ
刘 宇 鞠 文 斌 刘 羽 熙
运用 加 速 度 传 感 器 测 量 步 行 运 动 最 为 经 典 的 研 究 是 Ｆｅｄｏ ｒｅｓ ｎ等人 采用 Ａ ｔｒ ｈ单轴 加 速 度测 量 了三种 速 度 ｃｇ ｐ ｉａ
摘 要： 加速度传感器在工业、 军事 、 航天和民用领域检测中有着广泛的应用。本文综述 了加速度传感器 的研究 概况 ， 总结 了其六 种检测感应 功能应
用进展 ， 并提 出发展趋势。 关键词： 加速度传感器 ； 检测应用 ； 研究进展
究 比较广泛 ， 特别 是 医学 临床 辅 助诊 断 、 育 运 动训 练 、 体
最近 十几年 来 ， 用 微机 电 系统技 术 制 作 的加 速 度 采
人体运 动仿 真等方 面 已取 得大量研 究成 果 。而 国内相对
来说 研究较 少 。
传感器得到了迅速的发展。这种加速度传感器与传统加 工方法制造的加速度传感器相比具有体积小、 重量轻、 性能
速 度传感 器来 检测 加 速度 矢 量 ， 目前 市 场上 有 越来 越 多
的产 品应 用 了双轴 以及三 轴加 速度传感 器 。如 美 国美 新
半 导体有 限 公 司 （ Ｅ Ｉ ） Ｍ ＭＳＣ 开发 出 了用 于 车 身控 制 的双
在进 行运 动检测 时 ， 需要考 虑几 个 因素 ： 如何 计算 它
稳定等特点 。而且 ， 由于微机械结构制作精确 、 重复 陛好 、 易 于集成化 、 适于大批量生产 ， 以具有很高 的性价 比。 所 ２ 几种 加速 度传 感器 的检测 感应功 能 加 速度传 感器 应 用 范 围广 泛 ， 般 来 讲 它有 六种 检 一 测 感应 功能 ： 斜 度 检测 、 动 检 测 、 位 检 测 、 动 检 倾 运 定 震
加速度传感器能获取人体运动时加速度的频率和幅
度 ， 安装 简便 、 积 小 ， 满 足人 体 运 动评 估 检 测 的 且其 体 能 要求 。Ｃｒｊ Ｃ．ｏｔ ａ ｎＶ． Ｂｕｅ ｈ ｎ等人采 用压 阻式 三轴 加速 度传
感器测 量人体 运动加 速度 与能量 消耗 的关 系 。此 三轴加
速度传 感器是 由 ３ 个单 维压 阻式加 速度传 感器 正交 地 安 装在一 个很轻 的立 方体 盒 中 组成 ， 由弹 性绷 带 系 与 人 并 体腰背 部 ， 现对人 体在坐 、 实 行走 等 日常活动 运动 中加 速 度 的测 量 ， 获得加 速度值 与人 体运 动能量 消耗 的关 系 。 并
电子 和工业 应 用 中实 现高精 确度 的测量 。
的位移， 值的范 围选择及使用量测轴。首先应确定位 ｇ 移： 计算位移要将加速度进行二重积分 ， 速度部分则需进 行一次积分。利用这种运动检测感应功能， 加速度传感 器 可应用 于运动控 制 、 步器 和基本 运动检 测等 。 计
国外应用 加速 度传感 器进 行人体运 动检 测方 面的 研
Baidu Nhomakorabea
定于物体的水平面上 ， 当物体姿态改变时， 加速度传感器 的敏感轴随之转动一定角度 ， 由于重力的作用 ， 传感器敏 感轴上的加速度会发生改变 ， 因此可通过测量加速度 的 变化来反 映物 体姿态 的变化 。
２ ２ 运 动检测 ．
成 熟 ， 大多 数加速 度传感 器 为一维型 （ 绝 单轴 ）而微惯 性 ， 系统 以及其 他～些 应用 场合常 常需要 双轴或 者三轴 的加
１ 加 速度传 感器 的研 究概况
加速 度传感 器是 一种 十分重要 的测量 加速力 的 电子
出幅度会有所 变化 ， 两种 状 态下 信 号输 出进 行 比较 计 对 算 可推算 出倾 斜角 的大小 ， 应用 双轴 、 三轴加 速度传 感器
活动检 测器 ， （ ～６ ） ｚ的设 备 频 率下 典 型 的加速 度 在 １ ４Ｈ 测量 范 围为 （ ． ０１～１）。加 速 度传 感 器 的种类 繁 多 ， ０ｇ 从 测试 原理上 可分 为压 电式 、 电容式 、 电感式 、 压阻式 、 隧道
轴 加速度 传感 器 ， 产 品的特点是 没有机 械可动 部分 ， 该 而 且产 品供 货后 的故 障发生 率一直 控制 在 一位数 多 的 ｐｍ ｐ 值 。意法 半导 体公 司推 出了一 款全新数 字信号输 出三 轴 加速传 感器 ＬＳ３Ｈ 其 最 大 测 量值 达 到 ２ ， 当 于 Ｉ３１ Ｈ， ４ｇ相 Ｆ 赛 车在强 劲刹 车时产 生加 速度 的 ５倍左 右 ， １ 可在 消 费
可检测 出加 速度大 小 。
飞思 卡 尔 半 导 体公 司 推 出的 Ｍ ７６Ｑ三轴 加 速 ＭＡ ２０ 度传感器 是用 于倾 角测 量 的典 型应 用 之 一 ， 以重 力 为 它 输入矢 量来决定 物体 在空间 的姿态 。把加 速度传 感器 固
从测 量维 数上 来 看 ， 维 的加 速度 传感 器 技术 比较 单
就 可测 出任 意倾斜 角 的大小 和方 向 。 利 用加速 度 传 感 器 测 量倾 斜 度 的 这 种 检 测 感 应 功 能， 加速度传感器可应用于倾 斜仪、 倾斜度侦测 电子罗 盘 、 旋转 、 图像 文本滚 动浏览／ 用户界 面 、Ｃ Ｌ Ｄ投影 和物 理
治疗法 等方 面。
电流式 、 谐振式等等。多数加速度传感器是根据压电效 应 的原 理来 工作 的 ， 当输 入加 速度时 ， 加速度通 过质 量块 形 成 的惯 性 力加在 压 电材 料 上 ， 电材 料 产生 的变形 和 压 由此产 生 的电荷与 加 速度 成 正 比， 出 电量 经 放 大后 就 输
《 计量与测试技 术》ｏ 年第 ３ ２∞ ７卷 第 １ ｏ期
加 速 度 传 感 器 的 检 测 应 用 研 究 进 展
Ｃ ｅｋｎ ｐ ｌ ａｉｎＲ ｓａｃ ｒｇ ｅｓｏ ｃｅｅｏ ｔ ｓ ｈ ｃ ｉｇＡ ｐｉ ｔ ｅｅ ｒｈＰ ｏ ｒｓ ｆＡ ｃｌ ｍｅ ｒ ｃ ｏ ｒ ｅ
刘 宇 鞠 文 斌 刘 羽 熙
运用 加 速 度 传 感 器 测 量 步 行 运 动 最 为 经 典 的 研 究 是 Ｆｅｄｏ ｒｅｓ ｎ等人 采用 Ａ ｔｒ ｈ单轴 加 速 度测 量 了三种 速 度 ｃｇ ｐ ｉａ