加速度計和陀螺儀傳感器：原理、檢測及應(yīng)用

　　物體重心的模擬電壓通過電荷放大、信號調(diào)理、解調(diào)及低通濾波，然后利用Σ-Δ ADC將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。將ADC輸出的數(shù)字比特流送至FIFO緩存器，后者將串行信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)流。隨后，可通過諸如I2C或SPI等串行協(xié)議讀取數(shù)據(jù)流，再將其送至主機做進(jìn)一步處理(圖5)。

　　Σ-Δ ADC具有信號帶寬較窄，分辨率非常高，適合加速度計應(yīng)用。Σ-Δ ADC輸出由其位數(shù)決定，很容易轉(zhuǎn)換成“g” (單位)，用于加速度計算?！癵”為重力加速度。

　　例如，10位ADC的滿幅讀數(shù)為(210 - 1=1023，以3.3V為基準(zhǔn)，如果X軸讀數(shù)為600，那么我們即可利用下式得出X軸的電壓：

　　每個加速度都具有零點加速度對應(yīng)的電壓，該電壓對應(yīng)于0g。我們首先計算相對于零加速度0g電壓的偏移(在數(shù)據(jù)資料中給出，假設(shè)為1.65V)：

　　現(xiàn)在，為進(jìn)行最終轉(zhuǎn)換，我們將0.29V除以加速度計的靈敏度(在數(shù)據(jù)資料中給出，假設(shè)為0.475 V/g)：

　　4 多軸加速度計

　　下面，我們結(jié)合圖3并以一個實際的加速度計為例進(jìn)行討論(圖6)。

　　我們可清晰地將加速度計的每個元件與其力學(xué)模型關(guān)聯(lián)起來。

　　將加速度計進(jìn)行簡單組裝(90度，如圖7所示)，即可得到較精密應(yīng)用所需的2軸加速度計。

　　有兩種方法可構(gòu)建兩軸加速度計：將兩個不同的單軸加速度計傳感器互相垂直安裝;使用單個質(zhì)量塊，利用電容傳感器測量沿兩個軸向的運動。

　　5 選擇加速度計

　　為指定應(yīng)用選擇加速度計時，考慮以下關(guān)鍵特性非常重要：

　　1. 帶寬 (Hz)：傳感器的帶寬表示加速度計能夠響應(yīng)的振動頻率范圍，或者能夠獲取可靠讀數(shù)的頻率。人類不可能產(chǎn)生超出10Hz-12Hz范圍的運動。所以，對于檢測傾斜或人體運動來說，40Hz至60Hz采樣帶寬足以滿足要求。