加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。

加速度傳感器的特性

1、靈敏度

加速度傳感器的靈敏度是指其輸出信號量（電壓/電荷）與輸入信號量（加速度）的比值。靈敏度越高，則信噪比就越大，靜電干擾和電磁干擾噪聲也就越小。但是，在其它條件相同的前提下，想要得到較高的靈敏度，需要較大的質(zhì)量快，這隨之帶來了兩個缺點(diǎn)：加速度傳感器質(zhì)量變大和共振頻率變低。

2、質(zhì)量

加速度傳感器在使用時通常是通過螺釘連接或膠黏的方法固定在被測物表面的，如果果加速度傳感器的動態(tài)質(zhì)量接近被測物的動態(tài)質(zhì)量，則這部分質(zhì)量將會影響到被測物的運(yùn)動狀態(tài)，從而得到有一定程度失真的測量結(jié)果。因此，當(dāng)被測物較為輕薄時（電路板、殼體等），尤其應(yīng)當(dāng)注意選用質(zhì)量小的加速度傳感器。

3、諧振頻率

加速度傳感器本身是一個彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)，因此必然有一個諧振頻率，如果被測物的振動頻率正好接近這個諧振頻率，加速度傳感器的靈敏度會急劇增加，這時輸出的值是沒有意義的。一般來說，加速度傳感器都工作在其諧振頻率的1/5或1/3的頻段內(nèi)。

4、頻率響應(yīng)

加速度傳感器的頻率響應(yīng)通常是指其幅頻響應(yīng)。理想的加速度傳感器的頻率響應(yīng)當(dāng)然是從0Hz至+∞Hz都保持相同的靈敏度，但實(shí)際上并不存在這要的傳感器。加速度傳感器按照其工作原理不同，有些在高頻段表現(xiàn)出色，可以達(dá)到幾十kHz，有些則是低頻響應(yīng)較好，并可以提供直流響應(yīng)。

5、橫向靈敏度

在理想情況下，若被測物存在垂直于加速度傳感器測量軸的方向的振動，輸出的測量信號應(yīng)該是為零的。但實(shí)際上，由于材料特性及制造誤差等原因，可能會有高達(dá)5%的輸出信號。這是一種串?dāng)_輸出，因此橫向靈敏度也被稱為“串?dāng)_靈敏度”。

6、溫度靈敏度

加速度傳感器是一種電子產(chǎn)品，它的輸出特性不可避免的會受到溫度的影響，一般說來，溫度越高，測量誤差就越大，但可進(jìn)行溫度補(bǔ)償。不同類型的加速度傳感器的適用溫度范圍差別很大，如PE傳感器可以耐受到700℃，而IEPE傳感器由于內(nèi)置了處理電路，一般只能耐受到175℃。

7、瞬變溫度靈敏度

加速度傳感器隨著溫度的瞬變將會產(chǎn)生輸出，該輸出的最大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。這種瞬變溫度所引入的誤差主要出現(xiàn)在壓電式加速度傳感器中，由熱釋電效應(yīng)引起。大多數(shù)情況下這種效應(yīng)是很低頻的，且不易被發(fā)現(xiàn)。

加速度傳感器工作原理

加速度傳感器自然是對自身器件的加速度進(jìn)行檢測。其自身的物理實(shí)現(xiàn)方式咱們就不去展開了，可以想象芯片內(nèi)部有一個真空區(qū)域，感應(yīng)器件即處于該區(qū)域，其通過慣性力作用引起電壓變化，并通過內(nèi)部的ADC給出量化數(shù)值。

Lis3dh是三軸加速度傳感器，因此其能檢測X、Y、Z的加速度數(shù)據(jù)，如下圖：

在靜止的狀態(tài)下，傳感器一定會在一個方向重力的作用，因此有一個軸的數(shù)據(jù)是1g（即9.8米/秒的二次）。在實(shí)際的應(yīng)用中，我們并不使用跟9.8相關(guān)的計(jì)算方法，而是以1g作為標(biāo)準(zhǔn)加速度單位，或者使用1/1000g，即mg。既然是ADC轉(zhuǎn)換，那么肯定會有量程和精度的概念。在量程方面，Lis3dh支持（+-）2g/4g/8g/16g四種。一般作為計(jì)步應(yīng)用來說，2g是足夠的，除去重力加速度1g，還能檢測出1g的加速度。至于精度，那就跟其使用的寄存器位數(shù)有關(guān)了。Lis3dh使用高低兩個8位（共16位）寄存器來存取一個軸的當(dāng)前讀數(shù)。由于有正反兩個方向的加速度，所以16位數(shù)是有符號整型，實(shí)際數(shù)值是15位。以（+-）2g量程來算，精度為2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg。

當(dāng)以上圖所示的靜止?fàn)顟B(tài)，z軸正方向會檢測出1g，X、Y軸為0.如果調(diào)轉(zhuǎn)位置（如手機(jī)屏幕翻轉(zhuǎn)），那總會有一個軸會檢測出1g，其他軸為0，在實(shí)際的測值中，可能并不是0，而是有細(xì)微數(shù)值。

在運(yùn)動過程中，x，y，z軸都會發(fā)生變化。計(jì)步運(yùn)動也有其固有的數(shù)值規(guī)律，因?yàn)檫~步過程也有抬腳和放腳的規(guī)律過程，如下圖?！澳_蹬離地是一步的開始，此時由于地面的反作用力，垂直方向加速度開始增大，當(dāng)腳達(dá)到最高位置時，垂直方向加速度達(dá)到最大；然后腳向下運(yùn)動，垂直加速度開始減小，直到腳著地，垂直加速度減到最小值。接著下一步邁步。前向加速度由腳與地面的摩擦力產(chǎn)生，雙腳觸地時增大，一腳離地時減小?！保鄞颂幰庙n文正等人發(fā)表的《基于加速度傳感器LIS3DH的計(jì)步器設(shè)計(jì)》］。

加速度傳感器應(yīng)用

1、靜止時進(jìn)行運(yùn)動檢測

使用OR電路工作方式，設(shè)置一個較小的運(yùn)動閾值，只檢測X，Y軸數(shù)據(jù)是否超過該閾值（Z軸這時有1g，咱不管這個軸了）即可。只要X，Y任一軸數(shù)據(jù)超過閾值一定時間即認(rèn)為設(shè)備處于wakeup狀態(tài)了。

2、失重檢測

失重時Z軸的加速度和重力加速度抵消，在短時間內(nèi)會為0，而且X，Y軸沒有變化，因此在短時間內(nèi)三者都為0。這里使用AND電路工作方式，設(shè)置一個較小的運(yùn)動閾值，當(dāng)三個方向的數(shù)據(jù)都小于閾值一定時間時即認(rèn)為是失重。

3、位置姿勢識別

例如手機(jī)翻轉(zhuǎn)等應(yīng)用場景就是利用這個特性。這里在第三部分講解工作原理時已經(jīng)講得很清楚了。

有了以上理解，以后在使用LIS3DH時直接找寄存器填數(shù)值就可以完成功能啦。

常見MEMS加速度傳感器芯片盤點(diǎn)

MMA7260，飛思卡爾的，靈敏度6g（200mV/g）、4g（300mV/g）、2g（600mV/g）、1.5g（800mV/g）可調(diào)，最常用的3軸加速度計(jì)。噪音很恐怖，慎用。

ADXL335，AD的，靈敏度3g（300mV/g），但噪音很小，12位采樣的話噪音也就正負(fù)1LSB。

以上兩個加速度計(jì)我都用過。個人認(rèn)為最好能選用噪音小的，靈敏度小可以放大，噪音大可就不好處理了。當(dāng)然也可以RC低通濾波，但噪音是全頻率白噪聲，RC濾波低通頻率太低的話的話會降低響應(yīng)速度。

另外還有MMA7455、ADXL345，差不多可以說是以上兩個的I2C、SPI數(shù)字輸出版本，沒有用過；還有ADXL203，噪音非常小靈敏度很高，但是是雙軸的，90+RMB一顆。

需要以上幾個芯片的DATASHEET的話，用英文版google搜型號一般第一個帶［PDF］字樣的搜索結(jié)果就是相應(yīng)DATASHEET。