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【小科普-加速度计】主要参数及功能说明
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测量范围&&FS也称量程，单位为g(地球重力)，是指加速度计能测量到的正反方向最大加速度的额定值范围。ST提供各种量程产品（±2g,±4g,±8g,±16g, up to ±400g)。
灵敏度/分辨率Sensitivity/Resolution&&代表在设定好的量程范围下，传感器可以感应到的最小输入加速度增量，一般通过数据转换精度来表示，ST提供8bit,12bit,14bit,16bit多种产品供选择以12bitLIS2DH12举例：±2g量程：1mg/digit±16g量程：12mg/digit精度越高，分辨率就越高，噪声越小
零飘0g-offset&&被测量轴在加速度为0时的输出值，单位为g；
零飘随温度变化 ST通过领先的设计保证典型零飘仅40mg，随温度变化仅0.5mg/摄氏度
输出数据速率 ODR以LIS2DH12举例，提供1Hz-5KHz可选；速率越高，功耗越高，可根据具体的应用来动态调整以降低整体功耗
噪声密度 一般以ug/sqrt(Hz)的方式给出，带宽越高噪声越大，带宽大致等于输出数据速速率的一半，因此输出速率设定越高，噪声越大。ST噪声低至90ug/sqrt(Hz)。
自检功能self-test& &将允许客户可以同时测试机械和电子的部分而无需移动产品，激活自检功能后，通过静电测试力的方式在传感器上施加冲击力以模仿现实情况。
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基本概念搞清楚了。
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微机械加速度计是一种广泛应用于消费电子、汽车安全和军事国防等领域的核心部件，具有广泛的市场应用前景。其中电容式闭环加速度计，由于线性度高、动态范围大、结构简单等优点而成为当今研究的热点。本文基于五极板MEMS电容式加速度传感器进行闭环连续型加速度计读出电路研究与设计，其主要指标为：输入信号范围为±30g，信号带宽为1KHz，线性度要求小于0.1%，最小加速度检测分辨率为1mg。本文采用自上而下的流程对读出电路进行设计：首先根据对电容式加速度MEMS传感器工作原理进行分析并为其建模，在模型的设计中，引入静电力对传感器的影响，这为后续闭环加速度检测系统设计提供必要的帮助；其次通过对模型的仿真与分析，考虑模型自身的非线性，确定本设计采用闭环加速度检测系统；然后提出本设计采用闭环加速度检测系统的基本结构，通过对闭环加速度检测系统工作原理的分析，完善闭环加速度检测系统所需结构的设计，提出闭环加速度检测系统完整的解决方案并通过构建行为级模型&
(本文共89页)
权威出处：
1引言硅微加速度传感器是MEMS器件中的一个重要分支,具有十分广阔的应用前景。由于硅微加速度传感器具有响应快、灵敏度高、精度高及易于小型化等优点,自面世以后一直作为最重要的惯性仪器之一,用在惯性导航和惯性制导系统中[1,2],不仅成为微型惯性测量组合的核心元件,也迅速扩大到民用领域。随着加速度计在工业上的应用越来越广泛,对其性能的要求也越来越高,量程的范围也越来越广。不同量程所要求的指标会有所不同,高量程加速度传感器要求带宽比较高,低量程则根据不同的需求,要求不同程度的带宽和高灵敏度[3,4]。因此,加速度计的结构设计总体上是沿着提高灵敏度和提高带宽的方向发展。这就需要不断提出新的结构和新的设计方法。之前,我们研究的低量程微加速度计量程为±10 g,灵敏度只有455μV/g,在大的冲击环境下梁臂容易断裂。现针对其灵敏度低、抗冲击能力差的情况,在保持原有加速度计外形尺寸不变的条件下,设计出一种新型双边四梁结构的微加速度计。该加速度...&
(本文共4页)
权威出处：
本文的主要工作是设计一种采用电铸镍为材料的新型MEMS惯性开关,研究其各项性能能否适应于引信的工作环境这一问题,采用仿真研究和试验测试两种方法,对其各项性能指标能否适应于引信的特使工作环境展开研究。通过动力学仿真分析得到,惯性开关可承受的最大后坐过载为27210g,正碰响应阈值为138g。重点对惯性开关进行了大着角导通特性的仿真分析,得出惯性开关的最大导通着角为60。角,且随着弹丸着角增大,惯性开关反应时间减小,其灵敏度增大,接触持续时间则反之。通过冲击试验首先得到惯性开关的实际导通阈值为138.12g；其次得出最大导通着角为60度角,且其实际性能与仿真所得到的性能相同；通过马歇特锤击试验,得出惯性开关所能承受的最大后坐过载为27000g,验证了惯性开关具有抗高后坐过载能力和较高的可靠性。本文通过仿真分析和试验测试两种方法,研究了新型非硅MEMS惯性开关的基本性能指标,积累了大量的理论知识和试验数据,得出了这种新型微惯性开关适应...&
(本文共68页)
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光学开关是一种在民用领域应用广泛的MEMS光路转换元件，具有低能耗、高响应、高精度、低成本等诸多优点，应用范围正从民用领域转向军用领域，并不断向其它领域扩展。传统的二维平面光路转换光学开关技术已经成熟，但转换范围仅能局限在较小的平面空间，为了提高光学开关的转换范围，本文根据传统光学开关的不足，提出一种能进行三维空间转换的新型MEMS光学开关。通过对多物理场耦合情况下的分析，简化光学开关模型，分析了在惯性力场，静电力场与不同形式阻尼作用下光学开关的物理力学特性，从而为光学开关的设计提供理论基础与参考依据。使用CoventorWare对光学开关进行系统级仿真与有限元仿真，验证光学开关的结构合理性。通过系统级仿真，为光学开关结构的优化设计指明方向；通过有限元仿真，得出优化后不同结构的各个性能。所有分析包括、电压-角位移分析、灵敏度分析、模态分析、结构优化分析和蒙特卡洛分析等。本文所设计的MEMS光学开关的有效空间转换角度为5°，额定电...&
(本文共79页)
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MEMS惯性技术是上世纪80年代以来,由惯性原理、Micro-Electro-Mechannical-Systems和微型制造技术相结合的产物,包括MEMS惯性传感器元件技术、惯性测量、导航技术等[1]。相对传统的惯性传感器,MEMS惯性传感器具有成本低、体积小、功耗小、测量自主性及稳定性好等优点,现已在军事、智能驾驶、机器人控制等领域得到了广泛的应用。MEMS惯性传感器是制约微惯性技术发展的关键,主要表现在可靠性、精准性等方面;可靠性方面,对于MENS惯性器件的典型失效模式与失效机理的研究,有助于典型环境载荷和惯性传感器失效机理,并从现有微电子可靠性测试标准,选择相应的测试方法;MENS惯性器件存在测量精度低、噪声大等缺点,除了机械结构的优化设计和提高电路的性能并对外部电磁干扰进行屏蔽等措施,最有效的重要途径从应用之角度MENS惯性器件的误差分析和补偿,以提高系统的测量精度。1 MEMS惯性传感器1.1 MEMS陀螺仪陀螺仪是...&
(本文共3页)
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1引言地震发生时,产生的强振动会使物体结构产生变形甚至断裂,这些破坏性的隐患可能在地震后引起次生灾害,导致更大的损失[1]。震后需对建筑体所经受的加速度峰值以及累计值(CAV)作出评估,若超出安全标准立即报警,以减少人员伤亡和财产损失。MEMS加速度拾振器由于体积较小、重量轻、功耗小等优点,集成化后一致性较好,性能优异[2]。本文主要讨论MEMS加速度计的地震触发器的设计方法,并分析实际应用过程中的难点和解决方法。2 PGA与CAV的检测原理2.1 PGA的检测方法地震到来时,造成破坏的地震波主要是横波,其一般为1 Hz至几十Hz,在地震信号检测时必须滤除高频干扰信号。长短平均滤波法是一种非常有效的地震数据滤波法,具体计算方法为:设定仪器按照一定的频率连续采样,则一段时间内n个数据累加和平均值为:珚Mn=∑nan/n(1)式中,an为各点采样加速度值,珚Mn为几个数据累加和平均值。设定短时间仪器采集数据量为m,同一时段内长时间仪...&
(本文共3页)
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传真：010-　　ADXL202是AD公司设计生产采用工艺制作的低价格、低功耗、单芯片集成双轴加速度传感器,3～5.25V单供电,工作小于6mA, 可以测量O～5k、±2g范围内动态或静态加速度,60Hz时分辨率为2mg,可以数字、模拟信号形式输出,体积仅为5mm×5mm×2可以对车体微小振动和整车的倾斜角度同时进行监测。将其应用于 汽车防盗 系统不但扩大了系统的监测范围,而且简化了系统,提高了防盗系统报管的可靠性。因此,选定其作为汽车防盗系统的传感器件。
　　1 加速度传感器ADXL202的工作机理
　　1．1利用ADXL202进行加速度测量的基本原理
　　ADXL202的模块结构如图l所示,它是在单一芯片上集成两个相互独立、测量方向相互垂直的敏感元的测量模块,是由多晶硅微加工表面工艺制成的式加速度传感器;由硅片表面的弹性结构支撑起的质量块下面贴附的一个极板,电容的另一极扳固定。当加速度引起质量块的相对位置变化时,电容值也发生变化; 两个敏感元的信号处理电路将各自的电容变化转换成幅值与加速度成正比的方波信号,经工作(DCM)后,就能将模拟信号转换为数字信号,通过引脚 XOUTYOUT进行输出。另外,ADXL202还可以通过XFILT、YFILT引脚输出模拟信号。
　　1．2ADXL202引脚功能简介
　　ADXL202的封装形式为-8,其封装和引脚的示意图如图2所示。
　　引脚ST用于芯片自测,VDD上电后,ST在静电力的作用下,输出的工作循环脉宽改变10％左右,相当于作用800mg加速度的输出信号,测试这个引脚就可以用于判断芯片是否正常工作;引脚T2需外接RSET,在0．5ms～10ms范围内设置工作循环周期T2;引脚COM作为公共接地端;引脚 XOUT、YOUT用于输出数字信号;引脚XFILT、YFILT外加电容,用以设置检测信号的带宽范围,VDD引脚作为芯片供电电源输入端。
　　1．3 加速度值的确定
　　加速度传感器可以分别利用XOUT、YOUT引脚和XFILT、YFILT引脚进行数字信号或模拟信号输出。
　　在采用数字信号进行测量时,只要利用的计数器/定时器端口分别采集信号的工作周期脉宽T1和工作周期的时间长度T2,利用公式(1)就可以得出被测加速度的值。计算公式为：&
信号示意图如图3所示。
　　在采用模拟信号进行测量时,可以直接采用从XFILT、YFILT引脚输出的模拟信号,也可以将XOUT、YOUT引脚输出的数字信号进行RC滤波,重新恢复成模拟信号。第一种方法输出的信号带宽比较宽,但需外加跟随器才能带;第二种方法可以对输出的模拟信号进行放大,但响应特性较低。采用何种输出方式应根据具体的使用条件来确定。
　　2 采用ADXL202的汽车防盗系统设计方案
　　由于窃贼盗窃汽车时会引起车俸的振动或倾斜现象,而ADXL202能够测量0～5kHz、±2g范围内动态或静态加速度。动态加速度的测量可以用于振动检测;而利用静态的重力加速度作为输入矢量,就可以确定物体的空间方向。
　　2．1整体方案设计
　　ADXL202采用3V直流电源供电,为降低电源对传感器的干扰,在引脚VDD和公共接地端COM之间需连接O．1μF的去耦电容。由于芯片与微处理器共用一个供电电源,在电源与VDD间需增加一个100Ω的电阻,以减小数字信号对传感器输出信号的干扰。
　　T2引脚外接625kΩ的RSET电阻,将输出的数字信号周期确定为5ms,即频率为200Hz。从XOUT、YOUT引脚输出的数字信号直接送到微处理器的计数器,定时器端口,以便进行重力加速度的测量,以得出车体倾角的变化。从XEILT、YFILT引脚输出的模拟信号经电压跟随器提高负载能力后,送入微处理器的端口,以对车体微小振动进行测量。
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地址： 电话：(86)774-2826670& & &&）ADI推出ADXL350具业界最高失调温度灵敏度的MEMS加速度计-传感技术-与非网
北京日电 -- Analog Devices, Inc. (NASDAQ: )，全球领先的高性能信号处理解决方案供应商，最近推出业界首款，在整个温度范围内具有最小/最大失调灵敏度。ADXL350 3轴MEMS加速度计具有最高的失调温度灵敏度，在X/Y轴上为+/-0.31 mg/摄氏度，在Z轴上为+/-0.49 mg/摄氏度，保证在完整的&40摄氏度至+85摄氏度温度范围内具有可预测和量化的性能。目前市场上的MEMS加速度计仅针对温度具有典型失调灵敏度，需要在温度范围内进行校准以维持精确的传感器读数。该器件的最小/最大失调温度灵敏度规格可确保在宽温度范围应用中也可实现已知和可量化的失调传感器测量。此外，它具有低噪声密度特性，可让设计工程师从低本底噪声应用中获得有效测量。
ADXL350可实现片上模数转换，分辨率为13位、低至2 mg/LSB，并且可配置为+/-1g/2g/4g/8g范围设置。这款器件采用小尺寸3
mm x 4 mm x 1.2 mm、16引脚空腔塑封层压封装。它非常适合工业和防务领域的高性能应用，例如煤气表/水表、环境监控和军事通信无线电。
立即下载ADXL350数据手册：
ADXL350 MEMS加速度计的主要特性和优势：
最小/最大失调温度灵敏度为+/-0.31
mg/摄氏度（X/Y轴）和+/-0.49 mg/摄氏度（Z轴），确保整个温度范围内具有可预测和量化性能
2 mg/LSB分辨率，集成13位片内ADC，可测量不到1.0&的倾角变化
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量
报价与供货
工作温度范围
千片订量报价
-40摄氏度至+85摄氏度
4.57美元/片
3-mm x 4-mm x 1.2-mm
16引脚空腔塑封层压封装
关于ADI公司
Analog Devices, Inc.（简称ADI）将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱，
并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI公司是业界广泛认可的数据转换和信号处理技术全球领先的供应商，拥有遍布世界各地的60,000客户，涵盖了全部类型的电子设备制造商。作为领先业界40多年的高性能模拟集成电路（IC）制造商，ADI的产品广泛用于模拟信号和数字信号处理领域。公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市，设计和制造基地遍布全球。ADI公司被纳入标准普尔500指数（S&P 500 Index）。
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基于双轴加速度传感器的应用设计
导读：1ADXL202加速度传感器，内部包含多晶硅表面微处理传感器和信号控制电路，以实现开环加速度测量结构，与其他加速度计相比，图1所示为ADXL202传感器的引脚定义，图2为ADXL202传感器的内部结构原理图，ADXL202传感器由振荡器，X、Y方向传感器，X、Y方向传感器是2个相互正交的加速度传感器，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度，传感器之后级连相位检波器，y)(电容最小值为l000p
1 ADXL202加速度传感器
1．1 ADXL202的引脚定义及基本特性
ADXL202为单片集成电路，集成度高、结构简单，内部包含多晶硅表面微处理传感器和信号控制电路，以实现开环加速度测量结构。与其他加速度 计相比，ADXL202可在很大程度上提高工作带宽，降低噪声影响，零重力偏差和温度漂移也相对较低。图1所示为ADXL202传感器的引脚定义。
ST：自检，用于控制芯片自检功能。接VDD时，输出占空比为10％的波形，说明芯片正常工作。
COM：引脚4、7。使用时需将2个COM端接在一起并接地。
T2：经电阻RSET接地，调节输出信号周期。输出信号周期T2=RSET／(125 MΩS-1)。
VDD：电源。工作电压范围为+3．O～+5．25 V，可经过100Ω的去耦电阻接电源。
XFILT、YFILT：经电容接地，用于改变带宽、滤除噪声和抑制零点漂移。
Xout、Yout：输出。
图2为ADXL202传感器的内部结构原理图。
ADXL202传感器由振荡器，X、Y方向传感器，相位检波电路以及占空比调制器组成，具有数字输出接口和模拟电压信号输出接口。X、Y方向传 感器是2个相互正交的加速度传感器，它们同时工作，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。传感器之后级连相位检波器，主要是用来修正信号，并对信号的 方向做出判断。检波器输出的信号，通过一个32 kΩ的电阻来驱动占空比调制器，通过在XFILT和YFILT引脚外接电容CX和CY来改变带宽。
1．2 测量数据的计算及处理
(1)信号带宽的计算
通过CX和CY来设定带宽，在XFILT和YFILT引脚接上电容，通过低通滤波器来减少噪声。3 dB带宽的公式为：
f=5 μF／C(x，y) (电容最小值为l 000 pF)
(2)加速度的计算
输出信号周期T2=RSET／(125 MΩs-1)，如图3所示。
信号通过低通滤波器之后，占空比调制器把信号转换为数字信号输出。通过T2引脚的外接电阻可以改变T2的周期(O．5～10 ms)，这很适于在精度要求不同的场合下使用。输出的占空比信号通过计数器可以计算出占空比。加速度的计算可以通过下式得到：
例如，当加速度为0g时，信号宽度T1与空闲宽度(T2一T1)相同，输出信号的占空比为50％；当加速度为1g时，信号宽度T1与空闲宽度(T2一T1)的比值为5：3，输出信号的占空比为62．5％。
1．3 ADXL202的典型应用
ADXL202传感器最重要的应用之一是倾斜度的测量。在进行倾斜度测量时，需要让传感器的敏感轴(x轴)与重力方向垂直。如果与重力方向平行，物体倾斜对于加速度数据的影响可以忽略不计。图4所示为加速度测量的原理图。
当ADXL202与重力矢量垂直时，其输出随倾斜度的变化大约为每度17．5 mg，当两者呈45°时，输出变化值仅为每度12．2 mg，分辨率降低。表1为倾斜角度与加速度变化的关系。
2 应用电路设计
2．1 硬件接口设计
LPC2103是一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI―S CPU，并带有8 KB片内SRAM和32 KB嵌入的高速片内Flash内存。LPC2103具有LQFP48的较小封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、2个外部中断、最多可 达32个GPIO。通过可编程的片内PLL(可能的输入频率范围：10～25 MHz)可实现最高70 MHz的CPU时钟频率。ADXL202传感器与LPC2103的接口电路如图5所示。
ADXL202加速度传感器的T2经125 kΩ电阻接地，可以得到信号输出的周期为1 ms。13、14引脚接+5 V电源，XFILT和YFILT经O．1μF电容接地，用于设置50 Hz带宽。两路输出分别与LPC2103的PO．O和PO．2引脚相接，作为数据传输线。数据传输有两种方法，分别为普通GPIO口方式和定时器捕获中断 方式。
2．2 普通GPIO口方式
由于传感器输出均为DCM信号，无论采用什么方式进行数据接收，都需要定时器／计数器工作，对DCM信号进行计时处理。因此，程序首先要对定时 器进行初始化。然后分别对DCM信号的高电平和低电平持续时间进行计时，得到T1、T2的值，再进行加速度计算。由于默认情况下GPIO均为普通I／0方 式，所以开始不用设置PIN―SEL寄存器。普通GPIO口方式程序如下：
普通GPIO口方式的程序比较简单，虽然程序的执行需要时间，但由于LPC2103的主频可以达到40 MHz，执行几条指令只需几微秒，所以产生的误差会很小。但普通GPIO方式程序执行时，CPU一直在等待上升沿或下降沿的到来，大大降低了CPU的使用 效率。可以使用图5所示Xout与LPC2103的接口方式。
2．3 定时器捕获中断方式
如图5所示，Yout与LPC2103的PO．2引脚相接，利用P0．2的功能复用，可以实现定时器捕获中断方式接收传感器数据。主要程序段如下：
中断处理程序运行之后，得到的信号周期应为T2=t1+t2。故加速度为(((fp32)t1／((fp32)t2+(fp32)t1))一O．5)*8。使用中断服务程序大大提高了CPU的使用效率，但程序较为复杂，并且占用了一个中断向量通道。
ADXL202传感器的应用方法经过验证完全可行，并且能够达到较高的测量精度。由于集成度高，由ADXL202和ARM系列微控制器组成的系 统完全可以用于汽车、火车等交通工具的安全控制系统。ADXL202在惯性导航、倾斜感应、地震监控及汽车保险等领域都有着广泛的应用，精度高、集成度 高、功耗低等特点使之完全可以取代传统的加速度传感器。
包含总结汇报、行业论文、计划方案、外语学习、教学研究、资格考试、人文社科、出国留学、党团工作、旅游景点、IT计算机、农林牧渔以及基于双轴加速度传感器的应用设计等内容。本文共2页
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