MEMS加速度計的原理及應用

2020-11-29 電子產品世界

1、什麼是MEMS加速度計？

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/159993.htm

加速度計是一種慣性傳感器，能夠測量物體的加速力。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就比如地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度計就是使用MEMS技術製造的加速度計。由於採用了微機電系統技術，使得其尺寸大大縮小，一個MEMS加速度計只有指甲蓋的幾分之一大小。MEMS加速度計具有體積小、重量輕、能耗低等優點。

2、MEMS加速度計一般用在哪裡？

通過測量由於重力引起的加速度，你可以計算出設備相對於水平面的傾斜角度。通過分析動態加速度，你可以分析出設備移動的方式。現在工程師們已經想出了很多方法獲得更多的有用的信息。

MEMS加速度計可以幫助你的機器人了解它現在身處的環境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒有？或者對於飛行類的機器人來說，對於控制姿態也是至關重要的。更要確保的是，你的機器人沒有帶著炸彈自己前往人群密集處。一個好的工程師能夠使用MEMS加速度計來回答所有上述問題。

目前最新IBM Thinkpad手提電腦裡就內置了MEMS加速度計，能夠動態的監測出筆記本在使用中的振動，並根據這些振動數據，系統會智能的選擇關閉硬碟還是讓其繼續運行，這樣可以最大程度的保護由于振動，比如顛簸的工作環境，或者不小心摔了電腦所造成的硬碟損害，最大程度地保護裡面的數據。目前在一些先進的移動硬碟上也使用了這項技術。

另外一個用處就是在目前的數位相機和攝像機裡，用MEMS加速度計來檢測拍攝時候的手部的振動，並根據這些振動，自動調節相機的聚焦。

MEMS加速度計還可以用來分析發動機的振動。汽車防撞氣囊的啟動也可以由MEMS加速度計控制。

由此可見MEMS加速度計可以在我們的生活中發揮重要作用。歸納其應用主要有以下幾個方面：振動檢測、姿態控制、安防報警、消費應用、動作識別、狀態記錄等。

3、MEMS加速度計是如何工作的？

技術成熟的MEMS加速度計分為三種：壓電式、容感式、熱感式。壓電式MEMS加速度計運用的是壓電效應，在其內部有一個剛體支撐的質量塊，有運動的情況下質量塊會產生壓力，剛體產生應變，把加速度轉變成電信號輸出。

容感式MEMS加速度計內部也存在一個質量塊，從單個單元來看，它是標準的平板電容器。加速度的變化帶動活動質量塊的移動從而改變平板電容兩極的間距和正對面積，通過測量電容變化量來計算加速度。

熱感式MEMS加速度計內部沒有任何質量塊，它的中央有一個加熱體，周邊是溫度傳感器，裡面是密閉的氣腔，工作時在加熱體的作用下，氣體在內部形成一個熱氣團，熱氣團的比重和周圍的冷氣是有差異的，通過慣性熱氣團的移動形成的熱場變化讓感應器感應到加速度值。

由於壓電式MEMS加速度計內部有剛體支撐的存在，通常情況下，壓電式MEMS加速度計只能感應到「動態」加速度，而不能感應到「靜態」加速度，也就是我們所說的重力加速度。而容感式和熱感式既能感應「動態」加速度，又能感應「靜態」加速度。
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