加速度传感器_g-sensor_重力传感器(accelerometer)原理

1、MID中的传感器中的传感器 1 加速计加速计 2 陀螺仪陀螺仪 3 地磁传感器地磁传感器 4 内容内容 MID中的传感器已商用的传感器MID中的传感器已商用的传感器 触摸屏触摸屏 摄像头摄像头 麦克风（ST：MEMS microphones）麦克风（ST：MEMS microphones） 光线传感器光线传感器 温度传感器温度传感器 近距离传感器近距离传感器 压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器）压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器） 陀螺仪（MEMS）陀螺仪（MEMS） 加速度传感器（MEMS）加速度传感器（MEMS） 地磁传感器（MEMS）地磁传感器（MEMS） MID中的传感器MEMS传感器MID中的传感器MEMS传感器 集成电路（Integrated Circuit，IC） 把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。 微机械（Micro-Mechanics） 把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。 集成电路（Integrated Circuit，IC） 把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。 微机械（Micro-M

2、echanics） 把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。 微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS） MEMS = 集成电路 + 微机械 微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS） MEMS = 集成电路 + 微机械 MID中的传感器MEMS传感器MID中的传感器MEMS传感器 陀螺仪（Gyroscope）陀螺仪（Gyroscope） 测量角速度测量角速度 可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑） 加速度传感器（Accelerometer） 可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑） 加速度传感器（Accelerometer） 测量线加速度测量线加速度 可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测 地磁传感器（Geomagnetic sensor） 可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测 地磁传感器（Geomagnetic sensor） 测量磁场强度测量磁场强度 可用于电子罗盘、GPS导航可用于电子罗盘、GPS导航

3、MID中的传感器MEMS传感器MID中的传感器MEMS传感器 陀螺仪+加速计+地磁传感器陀螺仪+加速计+地磁传感器 电子稳像 (EIS: Electronic Image Stabilization)电子稳像 (EIS: Electronic Image Stabilization) 光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization)光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization) “零触控”手势用户接口“零触控”手势用户接口 行人导航器行人导航器 运动感测游戏运动感测游戏 现实增强现实增强 MID中的传感器MEMS传感器厂商MID中的传感器MEMS传感器厂商 1、陀螺仪（角速度传感器）厂商： 欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor 日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS 国产：深迪 2、加速度传感器（G-sensor）厂商： 欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordyn

4、amics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气 国产：MEMSIC（总部在美国） 3、地磁传感器（电子罗盘）厂商： 欧美：ADI、Honeywell 日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha 国产：MEMSIC（总部在美国） 1、陀螺仪（角速度传感器）厂商： 欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor 日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS 国产：深迪 2、加速度传感器（G-sensor）厂商： 欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气 国产：MEMSIC（总部在美国） 3、地磁传感器（电子罗盘）厂商： 欧美：ADI、Honeywell 日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha 国产：MEMSIC（总部在美国）

5、 MID中的传感器MEMS传感器厂商MID中的传感器MEMS传感器厂商 MID中的传感器IPhone4MID中的传感器IPhone4 陀螺仪：ST，L3G4200D 加速计：ST，LIS331DLH 地磁传感器：AsahiKASEI，AK8975 陀螺仪：ST，L3G4200D 加速计：ST，LIS331DLH 地磁传感器：AsahiKASEI，AK8975 MID中的传感器中的传感器 1 陀螺仪陀螺仪 2 加速计加速计 3 地磁传感器地磁传感器 4 内容内容 加速计概述加速计概述 加速计的基本工作原理为牛顿第二定律：F = ma。 传统加速计 加速计的基本工作原理为牛顿第二定律：F = ma。 传统加速计 由检测质量（也称敏感质量）、 支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳 体组成。检测质量受支承的约束只 能沿一条轴线移动，这个轴常称为 输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着 运载体沿敏感轴方向作加速运动时， 由检测质量（也称敏感质量）、 支承、电位器、弹簧、阻尼器和壳 体组成。检测质量受支承的约束只 能沿一条轴线移动，这个轴常称为 输入轴或敏感轴。当仪表壳体随着 运载体沿敏感轴方向作加速运动时，

6、根据牛二定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之 间将产生相对运动，使弹簧变形，于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹 簧力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时，检测质量与壳体之间便不再有相对 运动，这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。电位器作为位移传感元件把加速度信号 转换为电信号，以供输出。 根据牛二定律，具有一定惯性的检测质量力图保持其原来的运动状态不变。它与壳体之 间将产生相对运动，使弹簧变形，于是检测质量在弹簧力的作用下随之加速运动。当弹 簧力与检测质量加速运动时产生的惯性力相平衡时，检测质量与壳体之间便不再有相对 运动，这时弹簧的变形反映被测加速度的大小。电位器作为位移传感元件把加速度信号 转换为电信号，以供输出。 加速计概述加速计概述 加速计分类加速计分类 摆式摆式 摆式积分加速计摆式积分加速计 液浮摆式加速计液浮摆式加速计 挠性摆式加速计挠性摆式加速计 非摆式非摆式 振梁加速计振梁加速计 静电加速计静电加速计 MEMS加速计MEMS加速计 电容式 压阻式 热电耦式 谐振式 压电式 隧道效应式 光波导式 电容式 压阻式 热电耦式 谐

7、振式 压电式 隧道效应式 光波导式 加速计原理加速计原理 MEMS加速度传感器有多种实现方式，但它们的工作原理都是靠MEMS中可移动 部分的惯性。以某种电容式MEMS加速度传感器为例，它的关键部分是一种悬臂构造 的质量很大的中间电容板，当速度变化或者加速度达到足够大时，它所受到的惯性 力超过固定或者支撑它的力，这时候它会移动，它跟上下电容板之间的距离就会变 化，上下电容就会因此变化。电容的变化跟加速度成正比。电容的变化会被转化成 电压信号直接输出或经过数字化处理后输出。根据不同测量范围，中间电容板悬臂 构造的强度或者弹性系数可以设计得不同。 MEMS加速度传感器有多种实现方式，但它们的工作原理都是靠MEMS中可移动 部分的惯性。以某种电容式MEMS加速度传感器为例，它的关键部分是一种悬臂构造 的质量很大的中间电容板，当速度变化或者加速度达到足够大时，它所受到的惯性 力超过固定或者支撑它的力，这时候它会移动，它跟上下电容板之间的距离就会变 化，上下电容就会因此变化。电容的变化跟加速度成正比。电容的变化会被转化成 电压信号直接输出或经过数字化处理后输出。根据不同测量范围，中间电容板悬臂 构

8、造的强度或者弹性系数可以设计得不同。 加速计原理加速计原理 A B 距离及冲击力距离及冲击力 加速度 = 物质的弹性系数 X 位移量 / 物体质量 位移量可由得出 距离1/2加速度 时间平方 电容的变化和加速度成正比 电容的变化经ASIC转换及综合运算 加速度 = 物质的弹性系数 X 位移量 / 物体质量 位移量可由得出 距离1/2加速度 时间平方 电容的变化和加速度成正比 电容的变化经ASIC转换及综合运算 A点移动到B点A点移动到B点 加速计内部结构照片加速计内部结构照片 ST的LIS331DLH MEMS 内核照ST的LIS331DLH芯片ST的LIS331DLH MEMS 内核照ST的LIS331DLH芯片 加速计内部结构照片加速计内部结构照片 加速计主要参数加速计主要参数 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 加速计主要参数加速计主要参数 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 加速计主要参数加速计主要参数 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 加速计主要参数加速计主要参数 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性 灵敏度（Scale factor/Sensitivity） 噪声性能/分辨率 零位输出温度稳定性 灵敏度温度稳定性

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