Kistler加速度傳感器和角度傳感器是什么

Kistler加速度傳感器和角度傳感器是什么
通過(guò)測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設備移動(dòng)的方式。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì )發(fā)現光測量?jì)A角和加速度好像不是很有用。但是，現在工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
加速度傳感器可以幫助你的機器人了解它現在身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒(méi)有？或者對于飛行類(lèi)的機器人來(lái)說(shuō)，對于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機器人沒(méi)有帶著(zhù)彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)。
目前新IBM
Thinkpad手提電腦里就內置了加速度傳感器，能夠動(dòng)態(tài)的監測出筆記本在使用中的振動(dòng)，并根據這些振動(dòng)數據，系統會(huì )智能的選擇關(guān)閉硬盤(pán)還是讓其繼續運行，這樣可以大程度的保護由于振動(dòng)，比如顛簸的工作環(huán)境，或者不小心摔了電腦做造成的硬盤(pán)損害，大程度的保護里面的數據。另外一個(gè)用處就是目前用的數碼相機和攝像機里，也有加速度傳感器，用來(lái)檢測拍攝時(shí)候的手部的振動(dòng)，并根據這些振動(dòng)，自動(dòng)調節相機的聚焦。
多數加速度傳感器是根據壓電效應的原理來(lái)工作的。
所謂的壓電效應就是
對于不存在對稱(chēng)中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內部建立電場(chǎng)，這種由于機械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現象稱(chēng)為正壓電效應。
一般加速度傳感器就是利用了其內部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì )產(chǎn)生電壓，只要計算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉化成電壓輸出。當然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如電容效應，熱氣泡效應，光效應，但是其基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測量其變形量并用相關(guān)電路轉化成電壓輸出?！　≡谶x購加速度傳感器的時(shí)候，需要考慮什么？
模擬輸出 vs 數字輸出：
這個(gè)是先需要考慮的。這個(gè)取決于你系統中和加速度傳感器之間的接口。一般模擬輸出的電壓和加速度是成比例的，比如2.5V對應0g的加速度，2.6V對應于0.5g的加速度。數字輸出一般使用脈寬調制（PWM）信號。
如果你使用的微控制器只有數字輸入，比如BASIC
Stamp，那你就只能選擇數字輸出的加速度傳感器了，但是問(wèn)題是你必須占用額外的一個(gè)時(shí)鐘單元用來(lái)處理PWM信號，同時(shí)對處理器也是一個(gè)不小的負擔。
如果你使用的微控制器有模擬輸入口，比如PIC/AVR/OOPIC，你可以非常簡(jiǎn)單的使用模擬接口的加速度傳感器，所需要的就是在程序里加入一句類(lèi)似acceleration=read_adc()的指令，而且處理此指令的速度只要幾微秒。
測量軸數量：
對于多數項目來(lái)說(shuō)，兩軸的加速度傳感器已經(jīng)能滿(mǎn)足多數應用了。對于某些特殊的應用，比如UAV，ROV控制，三軸的加速度傳感器可能會(huì )適合一點(diǎn)。
大測量值：
如果你只要測量機器人相對于地面的傾角，那一個(gè)±1.5g加速度傳感器就足夠了。但是如果你需要測量機器人的動(dòng)態(tài)性能，±2g也應該足夠了。要是你的機器人會(huì )有比如突然啟動(dòng)或者停止的情況出現，那你需要一個(gè)±5g的傳感器。
靈敏度　　一般來(lái)說(shuō)，越靈敏越好。越靈敏的傳感器對一定范圍內的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較容易測量，從而獲得更的測量值。
帶寬　　這里的帶寬實(shí)際上指的是刷新率。也就是說(shuō)每秒鐘，傳感器會(huì )產(chǎn)生多少次讀數。對于一般只要測量?jì)A角的應用，50HZ的帶寬應該足夠了，但是對于需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能，比如振動(dòng)，你會(huì )需要一個(gè)具有上百HZ帶寬的傳感器。
加速度傳感器的分類(lèi)
通過(guò)測量由于重力引起的加速度，你可以計算出設備相對于水平面的傾斜角度。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設備移動(dòng)的方式。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì )發(fā)現光測量?jì)A角和加速度好像不是很有用。但是，工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
加速度傳感器可以幫助機器人了解它身處的環(huán)境。是在爬山？還是在走下坡，摔倒了沒(méi)有？或者對于飛行類(lèi)的機器人來(lái)說(shuō)，對于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。更要確保的是，你的機器人沒(méi)有帶著(zhù)彈自己前往人群密集處。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。加速度傳感器甚至可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)。
加速度傳感器可以測量牽引力產(chǎn)生的加速度。 汽車(chē)安全 加速度傳感器主要用于汽車(chē)安全氣囊、防抱死系統、牽引控制系統等安全性能方面。
在安全應用中，加速度計的快速反應非常重要。安全氣囊應在什么時(shí)候彈出要迅速確定，所以加速度計必須在瞬間做出反應。通過(guò)采用可迅速達到穩定狀態(tài)而不是振動(dòng)不止的傳感器設計可以縮短器件的反應時(shí)間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車(chē)工業(yè)中的廣泛應用而發(fā)展快。 游戲控制 加速度傳感器可以檢測上下左右的傾角的變化，因此通過(guò)前后傾斜手持設備來(lái)實(shí)現對游戲中物體的前后左右的方向控制，就變得很簡(jiǎn)單。 圖像自動(dòng)翻轉 用加速度傳感器檢測手持設備的旋轉動(dòng)作及方向，實(shí)現所要顯示圖像的轉正。 電子指南針傾斜校正 磁傳感器是通過(guò)測量磁通量的大小來(lái)確定方向的。當磁傳感器發(fā)生傾斜時(shí)，通過(guò)磁傳感器的地磁通量將發(fā)生變化，從而使方向指向產(chǎn)生誤差。因此，如果不帶傾斜校正的電子指南針，需要用戶(hù)水平放置。而利用加速度傳感器可以測量?jì)A角的這一原理，可以對電子指南針的傾斜進(jìn)行補償。 GPS導航系統死角的補償 GPS系統是通過(guò)接收三顆呈120度分布的衛星信號來(lái)終確定物體的方位的。在一些特殊的場(chǎng)合和地貌，如遂道、高樓林立、叢林地帶，GPS信號會(huì )變弱甚至*失去，這也就是所謂的死角。而通過(guò)加裝加速度傳感器及以前我們所通用的慣性導航，便可以進(jìn)行系統死區的測量。對加速度傳感器進(jìn)行一次積分，就變成了單位時(shí)間里的速度變化量，從而測出在死區內物體的移動(dòng)。 計步器功能 加速度傳感器可以檢測交流信號以及物體的振動(dòng)，人在走動(dòng)的時(shí)候會(huì )產(chǎn)生一定規律性的振動(dòng)，而加速度傳感器可以檢測振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計算出人所走的步或跑步所走的步數，從而計算出人所移動(dòng)的位移。并且利用一定的公式可以計算出卡路里的消耗。 防手抖功能 用加速度傳感器檢測手持設備的振動(dòng)/晃動(dòng)幅度，當振動(dòng)/晃動(dòng)幅度過(guò)大時(shí)鎖住照相快門(mén)，使所拍攝的圖像永遠是清晰的。 閃信功能 通過(guò)揮動(dòng)手持設備實(shí)現在空中顯示文字，用戶(hù)可以自己編寫(xiě)顯示的文字。這個(gè)閃信功能是利用人們的視覺(jué)殘留現象，用加速度傳感器檢測揮動(dòng)的周期，實(shí)現所顯示文字的準確定位。 硬盤(pán)保護 利用加速度傳感器檢測自由落體狀態(tài)，從而對迷你硬盤(pán)實(shí)施必要的保護。大家知道，硬盤(pán)在讀取數據時(shí)，磁頭與碟片之間的間距很小，因此，外界的輕微振動(dòng)就會(huì )對硬盤(pán)產(chǎn)生很壞的后果，使數據丟失。而利用加速度傳感器可以檢測自由落體狀態(tài)。當檢測到自由落體狀態(tài)時(shí)，讓磁頭復位，以減少硬盤(pán)的受損程度。 設備或終端姿態(tài)檢測 加速度傳感器和陀螺儀通常稱(chēng)為慣性傳感器，常用于各種設備或終端中實(shí)現姿態(tài)檢測，運動(dòng)檢測等，也就很適合玩體感游戲的人群。加速度傳感器利用重力加速度，可以用于檢測設備的傾斜角度，但是它會(huì )受到運動(dòng)加速度的影響，使傾角測量不夠準確，所以通常需利用陀螺儀和磁傳感器補償。同時(shí)磁傳感器測量方位角時(shí)，也是利用地磁場(chǎng)，當系統中電流變化或周?chē)袑Т挪牧蠒r(shí)，以及當設備傾斜時(shí)，測量出的方位角也不準確，這時(shí)需要用加速度傳感器（傾角傳感器）和陀螺儀進(jìn)行補償。 智能產(chǎn)品 加速度傳感器在微信功能中的創(chuàng )新功能突破了電子產(chǎn)品的千遍一律，這個(gè)功能的實(shí)現來(lái)源傳感器的方向、加速表、光線(xiàn)、磁場(chǎng)、臨近性、溫度等參數的特性。這個(gè)原理是手機里面集成的加速度傳感器，它能夠分別測量X、Y、Z三個(gè)方面的加速度值，X方向值的大小代表手機水平移動(dòng)，Y方向值的大小代表手機垂直移動(dòng)，Z方向值的大小代表手機的空間垂直方向，天空的方向為正，地球的方向為負，然后把相關(guān)的加速度值傳輸給操作系統，通過(guò)判斷其大小變化