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MEMS加速度计是什么以及MEMS加速度计的工作原理

作者:admin  更新时间:2019-10-10

  什么是MEMS加速度计?

  加速度计是一种惯性传感器,能够测量物体的加速力。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,就比如地球引力,也就是重力。加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量。

  MEMS(MICro EleCTRo Mechanical Systems)加速度计就是使用MEMS技术制造的加速度计。由于采用了微机电系统技术,使得其尺寸大大缩小,一个MEMS加速度计只有指甲盖的几分之一大小。MEMS加速度计具有体积小、重量轻、能耗低等优点。

  MEMS加速度计一般用在哪里?

  通过测量由于重力引起的加速度,你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。通过分析动态加速度,你可以分析出设备移动的方式。现在工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。

  MEMS加速度计可以帮助你的机器人了解它现在身处的环境。是在爬山?还是在走下坡,摔倒了没有?或者对于飞行类的机器人来说,对于控制姿态也是至关重要的。更要确保的是,你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。一个好的工程师能够使用MEMS加速度计来回答所有上述问题。

  目前最新IBM Thinkpad手提电脑里就内置了MEMS加速度计,能够动态的监测出笔记本在使用中的振动,并根据这些振动数据,系统会智能的选择关闭硬盘还是让其继续运行,这样可以最大程度的保护由于振动,比如颠簸的工作环境,或者不小心摔了电脑所造成的硬盘损害,最大程度地保护里面的数据。目前在一些先进的移动硬盘上也使用了这项技术。

  另外一个用处就是在目前的数码相机和摄像机里,用MEMS加速度计来检测拍摄时候的手部的振动,并根据这些振动,自动调节相机的聚焦。

  MEMS加速度计还可以用来分析发动机的振动。汽车防撞气囊的启动也可以由MEMS加速度计控制。

  由此可见MEMS加速度计可以在我们的生活中发挥重要作用。归纳其应用主要有以下几个方面:振动检测、姿态控制、安防报警、消费应用、动作识别、状态记录等。

  MEMS加速度计是如何工作的?

  技术成熟的MEMS加速度计分为三种:压电式、容感式、热感式。压电式MEMS加速度计运用的是压电效应,在其内部有一个刚体支撑的质量块,有运动的情况下质量块会产生压力,刚体产生应变,把加速度转变成电信号输出。

  容感式MEMS加速度计内部也存在一个质量块,从单个单元来看,它是标准的平板电容器。加速度的变化带动活动质量块的移动从而改变平板电容两极的间距和正对面积,通过测量电容变化量来计算加速度。

  热感式MEMS加速度计内部没有任何质量块,它的中央有一个加热体,周边是温度传感器,里面是密闭的气腔,工作时在加热体的作用下,气体在内部形成一个热气团,热气团的比重和周围的冷气是有差异的,通过惯性热气团的移动形成的热场变化让感应器感应到加速度值。

  由于压电式MEMS加速度计内部有刚体支撑的存在,通常情况下,压电式MEMS加速度计只能感应到“动态”加速度,而不能感应到“静态”加速度,也就是我们所说的重力加速度。而容感式和热感式既能感应“动态”加速度,又能感应“静态”加速度。