加速度计

演示文稿中介绍了加速度在生活中的现象，并基于生活中的加速度现象引申到MEMS加速度计的工作原理。详细介绍了胡克定律和牛顿第二定律，以及如果结合这两个定律来推导出加速度的测量方法。演示文稿中还给出了芯片级加速度计的运动示意，以及它的一些设计方法，难点和信号链。

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<strong>作者：Long Pham和Anthony DeSimone ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

高性能MEMS加速度计为各种集成惯性测量的应用提供低成本解决方案。具体例子包括：导航和AHRS系统，用于机器健康状况检测的振动监控，基础设施的结构健康状况监控，以及用于平台稳定、井下定向钻探的倾斜监控、施工行业平路机和勘测设备的调平、吊车稳定系统吊杆倾角测量的高精度倾角计。在大多数此类例子中，加速度计会经受不同幅度的振动。这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正，这是高性能加速度计的一个重要指标。本文说明MEMS加速度计中的振动校正是如何发生的，并讨论各种测量此参数的技术。作为案例研究，本文会讨论低噪声、低功耗加速度计ADXL355的振动校正。低振动校正误差以及所有其他特性，使这款器件成为上述精密应用的理想之选。

<strong>振动校正的来源</strong>

<strong>作者：Allen Fan</strong>

<strong>倾角测量的典型应用</strong>

本文旨在探讨如何用组合器件一类的加速度计提高倾角测量的精度。在乘用车上，电动驻车制动器(EPB)被用于使汽车在平坦的分级道路上保持静止。这是通过用一个单轴或双轴加速度计测量倾角来实现的。一般做法是将一个X轴/Y轴或Z轴低g加速度计装在EPB控制单元中一个专门的模块中。现在，越来越多的汽车配有ESC（电子稳定控制）功能，在单个芯片中集成了组合式低g加速度计和陀螺仪。这样做是为了防止汽车侧滑和翻车；如今，ESC功能已经成为世界各国或地区法律的强制要求。如果通过组合器件（单芯片、组合式加速度计和陀螺仪）实现倾角测量，则不必在车上安装一个独立的EPB模块，结果可以大幅降低汽车的成本。由于组合器件通常用于ESC，所以并未针对倾角检测优化，并且通过组合器件测量倾角时，测量精度有时无法达到要求。由于组合器件是XY轴或XYZ轴，所以通常用X轴进行倾角测量，EPB模块中的部分传统型低-g加速度计使用的是Z轴，因为它是垂直安装在发动机舱里的。检测轴应该与重力垂直，才能取得更高的精度——我们稍后会讨论这一点。

<strong>作者：Long Pham和Anthony DeSimone</strong>

<strong>简介</strong>

高性能MEMS加速度计为各种集成惯性测量的应用提供低成本解决方案。具体例子包括：导航和AHRS系统，用于机器健康状况检测的振动监控，基础设施的结构健康状况监控，以及用于平台稳定、井下定向钻探的倾斜监控、施工行业平路机和勘测设备的调平、吊车稳定系统吊杆倾角测量的高精度倾角计。在大多数此类例子中，加速度计会经受不同幅度的振动。这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正，这是高性能加速度计的一个重要指标。本文说明MEMS加速度计中的振动校正是如何发生的，并讨论各种测量此参数的技术。作为案例研究，本文会讨论低噪声、低功耗加速度计ADXL355的振动校正。低振动校正误差以及所有其他特性，使这款器件成为上述精密应用的理想之选。

<strong>振动校正的来源</strong>

<strong>Ed Spence ADI公司</strong>

2016年6/7月份的Uptime文章“状态监控和MEMS加速度计：你需要知道什么”中，介绍了微机电系统(MEMS)加速度计的多项特性，它们使得该技术对状态监控应用极具吸引力。本文通过回顾一些数据来说明MEMS技术的发展状况及性能水平，并将其与商用压电(PZT)状态监控加速度计进行比较。

对MEMS工艺技术的投资加上设计创新，已大大改善MEMS性能，使得MEMS足以成为更广泛状态监控应用的可行选择。采用专门化MEMS结构和工艺技术，现在已实现谐振频率高达50 kHz、噪声密度低至25 μg/√Hz的加速度计。通过精心设计的信号调理电子电路，可以充分发挥此类新型加速度计的低噪声优势。

<strong>倾角测量的典型应用</strong>

本文旨在探讨如何用组合器件一类的加速度计提高倾角测量的精度。在乘用车上，电动驻车制动器(EPB)被用于使汽车在平坦的分级道路上保持静止。这是通过用一个单轴或双轴加速度计测量倾角来实现的。一般做法是将一个X轴/Y轴或Z轴低g加速度计装在EPB控制单元中一个专门的模块中。现在，越来越多的汽车配有ESC（电子稳定控制）功能，在单个芯片中集成了组合式低g加速度计和陀螺仪。这样做是为了防止汽车侧滑和翻车；如今，ESC功能已经成为世界各国或地区法律的强制要求。如果通过组合器件（单芯片、组合式加速度计和陀螺仪）实现倾角测量，则不必在车上安装一个独立的EPB模块，结果可以大幅降低汽车的成本。由于组合器件通常用于ESC，所以并未针对倾角检测优化，并且通过组合器件测量倾角时，测量精度有时无法达到要求。由于组合器件是XY轴或XYZ轴，所以通常用X轴进行倾角测量，EPB模块中的部分传统型低-g加速度计使用的是Z轴，因为它是垂直安装在发动机舱里的。检测轴应该与重力垂直，才能取得更高的精度——我们稍后会讨论这一点。

本视频介绍AD8229仪表放大器(210 °C)和ADXL206加速度计(175 °C)在高温下工作的情况。 两款器件均采用“接地”设计，属于市场上首款此类产品。

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<strong><a href="http://www.analog.com/cn/applications/markets/internet-of-things.htmll"…，获取更多IOT物联网设计信息</a></strong>

<strong>作者：Chris Murphy</strong>

<strong>简介</strong>

为应用选择最合适的加速度计可能并不容易，因为来自不同制造商的数据手册可能大相径庭，让人难以确定最为重要的技术指标是什么。在本文第二部分，我们将从可穿戴设备、状态监控和物联网应用的角度重点讨论各项关键技术指标和特性。

<strong>可穿戴设备</strong>

关键指标：低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。

用于电池供电型可穿戴应用的加速度计的关键指标是超低功耗（通常为μA级），以确保尽量延长电池寿命。其他关键指标是尺寸和集成的特性，比如备用ADC通道和深度FIFO，其作用是增进终端应用的电源管理和功能性。由于这些原因，可穿戴应用中通常采用MEMS加速度计。表1所示为部分生命体征监测(VSM)应用及其在具体应用中的对应设置。用于可穿戴应用的加速度计通常可以对运动分类；检测自由落体；测量运动是否存在以确定是使系统上电、关断还是休眠；辅助实现数据融合，供ECG和其他VSM测量使用。同样的加速度计也用在无线传感器网络和物联网应用中，因为它们具有超低功耗的特性。

加速度计能够测量加速度、倾斜、振动或冲击，因此适用于从可穿戴健身装置到工业平台稳定系统的广泛应用。市场上有成百上千的加速度计器件可供选择，其成本和性能各不相同。

本文分为两个部分，第一部分讨论加速度计的关键参数和特性，以及它们与倾斜和稳定应用的关系，从而帮助你选择最合适的加速度计；第二部分重点关注可穿戴设备、状态监控(CBM)和物联网应用。ps.限于篇幅，今天分享第一部分的内容。

最新MEMS电容式加速度计应用于传统上由压电加速度计和其他传感器主导的应用领域。新一代MEMS加速度计可为CBM、结构健康监控(SHM)、资产健康监控(AHM)、生命体征监测(VSM)和物联网无线传感器网络等应用提供解决方案。然而，在有如此多加速度计和如此多应用的情况下，选择合适的加速度计并非易事。

尚无行业标准界定加速度计属于何种类别。加速度计的一般分类及相应的应用如表1所示。所示的带宽和g值范围是加速度计用在所列终端应用中的典型值。

表1. 加速度计等级和典型应用领域

本视频介绍三轴、高g MEMS加速度计ADXL372的三种常用工作模式。该器件针对撞击和冲击检测而设计；具有超低功耗特性，100Hz输出数据速率时的功耗低于2 µA。

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