淺析電容型加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式
2020-12-30標(biāo)簽:加速度傳感器
電容型加速度傳感器的結(jié)構(gòu)形式一般也采用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)量受加速度作用運動而改變質(zhì)量塊與固定電極之間的間隙進(jìn)而使電容值變化。電容式加速度計與其它類型的加速度傳感器相比具有靈敏度高、零頻響應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)性好等特點,尤其是受溫度的影響比較小。
但不足之處表現(xiàn)在信號的輸入與輸出為非線性,量程有限,受電纜的電容影響,以及電容傳感器本身是高阻抗信號源,因此電容傳感器的輸出信號往往需通過后繼電路給于改善。在實際應(yīng)用中電容式加速度傳感器較多地用于低頻測量,其通用性不如壓電式加速度傳感器,且成本也比壓電式加速度傳感器高得多。
加速度傳感器可應(yīng)用在控制,手柄振動和搖晃,儀器儀表,汽車制動啟動檢測,地震檢測,報警系統(tǒng),玩具,結(jié)構(gòu)物、環(huán)境監(jiān)視,工程測振、地質(zhì)勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析;鼠標(biāo),高層建筑結(jié)構(gòu)動態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動偵察上。
目前,大部分設(shè)備都提供了可以檢測各個方向的加速度傳感器。以iOS設(shè)備為例,我們利用了其三軸加速度傳感器(x,y,z軸代表方向如圖)的特性來分析。分別用以檢測人步行中三個方向的加速度變化。
用戶在水平步行運動中,垂直和前進(jìn)兩個加速度會呈現(xiàn)周期性變化,如圖所示。在步行收腳的動作中,由于重心向上單只腳觸地,垂直方向加速度是呈正向增加的趨勢,之后繼續(xù)向前,重心下移兩腳觸底,加速度相反。水平加速度在收腳時減小,在邁步時增加。
反映到圖表中,可以看到,在步行運動中,垂直和前進(jìn)產(chǎn)生的加速度與時間大致為一個正弦曲線,而且在某點有一個峰值。其中,垂直方向的加速度變化最大,通過對軌跡的峰值進(jìn)行檢測計算和加速度閥值決策,即可實時計算用戶運動的步數(shù),還可依此進(jìn)一步估算用戶步行距離。
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