加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES

2021/11/01 07:55 · 传感器知识资讯 ·  · 加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES已关闭评论
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加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES近期笔者在进行资产监控技术研发。咱们平时的快递物流信息一般都是时隔一段时间,等物流到达中转站了,这样咱们的快递信息才会进行更新,咱们才能了解我们的快递到哪儿了。那么如何实时快递的运输状况和咱们的车辆一样,能进行实时定位呢?这时候,就需要资产监控设备来完成这一需求。资产监控设备一般是通过GPS等完成定位,并且可以在后台直接对位置

加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES  第1张

加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES

近期笔者在进行资产监控技术研发。咱们平时的快递物流信息一般都是时隔一段时间,等物流到达中转站了,这样咱们的快递信息才会进行更新,咱们才能了解我们的快递到哪儿了。那么如何实时快递的运输状况和咱们的车辆一样,能进行实时定位呢?这时候,就需要资产监控设备来完成这一需求。
资产监控设备一般是通过GPS等完成定位,并且可以在后台直接对位置进行查看,实时性、可视化是资产监控设备的两大亮点。
但是用过GPS的人应该都经历过,当处于丛林或者高楼大厦时,GPS信号弱,那么在这种情况下还想对人或物进行实时定位,就需要用到加速度传感器。
加速度传感器一般是将加速度转换为其他物理量来间接测量的。一般常用的加速度传感器是根据晶体的压电效应来工作的,原理是:在有加速度的时候,传感器内部的晶体会发生形变从而产生电压,只需要测量出电压值,并利用晶体的电压、形变和加速度之间的关系(固有关系)就可以检测测量出加速度的数值。电压采集的精度决定了加速度的精度。
该如何选择合适的加速度传感器:
真正在选型使用的时候需要根据实际使用场景来确定用什么精度的加速度传感器,因为精度越高成本带来的问题就是成本越高,甚至通过测量由于重力引起的加速度,你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。用于地震检波器和用于汽车车祸报警的精度与简单的需要加速度传感器进行定位的精度需求,是不一样的。
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加速度传感器的工作原理:加速度传感器工作原理及应用

对于手机发烧友来说,对手机加速传感器肯定不会感到陌生,它能在手机上体验在3D游戏上增加体验使用效果。但是你了解它们是如何工作的吗?其实手机加速传感器属于加速度传感器的一种,在下面的文章中,皮卡中国小编将介绍加速度传感器的工作原理及应用,希望大家对加速度传感器有个更全面的了解。
什么是加速度传感器
加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,就好比地球引力,也就是重力。加速力可以是个常量,比如g,也可以是变量。
加速度传感器分类与工作原理1、压电式
压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。
压电式加速度传感器的原理是利用压电陶瓷或石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。原文地址:
2、压阻式
基于世界领先的MEMS硅微加工技术,压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点,易于集成在各种模拟和数字电路中,广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。
3、电容式
容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。电容式加速度传感器/电容式加速度计是对比较通用的加速度传感器。在某些领域无可替代,如安全气囊,手机移动设备等。电容式加速度传感器/电容式加速度计采用了微机电系统(MEMS)工艺,在大量生产时变得经济,从而保证了较低的成本。
4、伺服式
伺服式加速度传感器是一种闭环测试系统,具有动态性 能好、动态范围大和线性度好等特点。
工作原理:传感器的振动系统由 "m-k”系统组成,与一般加速度计相同,但质量m上还接着一个电磁线圈,当基座上有 加速度输入时,质量块偏离平衡位置,该位移大小由位移传感器检测出来,经伺服放大器 放大后转换为电流输出,该电流流过电磁线圈,在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力,力图使质量块保持在仪表壳体中原来的平衡位置上,所以伺服加速度传感器在闭环状态下工作。
由于有反馈作用,增强了抗干扰的能力,提高测量精度,扩大了测量范围,伺服加速度 测量技术广泛地应用于惯性导航和惯性制导系统中,在高精度的振动测量和标定中也有应用。
加速度传感器应用1、游戏控制
加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化,因此通过前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制,就变得很简单。
2、图像自动翻转
用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向,实现所要显示图像的转正。
3、汽车安全
加速度传感器主要用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。
4、盘保护
利用加速度传感器检测自由落体状态,从而对迷你硬盘实施必要的保护。由于外界的轻微振动就会对硬盘产生很坏的后果,使数据丢失。而利用加速度传感器可以检测自由落体状态。当检测到自由落体状态时,让磁头复位,以减少硬盘的受损程度。
5、闪信功能
通过挥动手持设备实现在空中显示文字,用户可以自己编写显示的文字。这个闪信功能是利用人们的视觉残留现象,用加速度传感器检测挥动的周期,实现所显示文字的准确定位。
6、防手抖功能
用加速度传感器检测手持设备的振动/晃动幅度,当振动/晃动幅度过大时锁住照相快门,使所拍摄的图像永远是清晰的。
7、计步器功能
加速度传感器可以检测交流信号以及物体的振动,人在走动的时候会产生一定规律性的振动,而加速度传感器可以检测振动的过零点,从而计算出人所走的步或跑步所走的步数,从而计算出人所移动的位移。并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。
8、智能产品
加速度传感器在微信功能中的创新功能突破了电子产品的千遍一律,这个功能的实现来源传感器的方向、加速表、光线、磁场、临近性、温度等参数的特性。
9、设备或终端姿态检测
加速度传感器和陀螺仪通常称为惯性传感器,常用于各种设备或终端中实现姿态检测,运动检测等,也就很适合玩体感游戏的人群。加速度传感器利用重力加速度,可以用于检测设备的倾斜角度,但是它会受到运动加速度的影响,使倾角测量不够准确,所以通常需利用陀螺仪和磁传感器补偿。
10、GPS导航系统死角的补偿
在一些特殊的场合和地貌,如遂道、高楼林立、丛林地带,GPS信号会变弱甚至完全失去,这也就是所谓的死角。而通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航,便可以进行系统死区的测量。对加速度传感器进行一次积分,就变成了单位时间里的速度变化量,从而测出在死区内物体的移动。
常见加速度传感器1、手机加速传感器
手机加速传感器的工作原理是由敏感元件将测点的加速度信号转换为相应的电信号,进入前置放大电路,经过信号调理电路改善信号的信噪比,再进行模数转换得到数字信号,最后送入计算机,计算机再进行数据存储和显示。
2、重力加速度传感器
重力加速度传感器能够感知到加速力的变化,加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力,比如晃动、跌落、上升、下降等各种移动变化都能被G-sensor转化为电信号,然后通过微处理器的计算分析后,就能够完成程序设计好的功能,内置了G-sensor的MP3播放器就能根据使用者的甩动方向,前后更换歌曲,放进衣袋的时候也能够计算出使用者的前进步伐。
个别高端笔记本例如IBM高端系列也内置了G-sensor,在感知发生剧烈加速度时(如开始跌落),立即保护硬盘,避免硬盘损害。
3、压电式加速度传感器
压电式加速度传感器又称压电加速度计。它也属于惯性式传感器。它是利用某些物质如石英晶体的压电效应,在加速度计受振时,质量块加在压电元件上的力也随之变化。当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时,则力的变化与被测加速度成正比。
压电式加速度传感器具有动态范围大、频率范围宽、坚固耐用、受外界干扰小以及压电材料受力自产生电荷信号不需要任何外界电源等特点,是被最为广泛使用的振动测量传感器。与压阻和电容式相比,其最大的缺点是压电式加速度传感器不能测量零频率的信号。
在现代生产生活中,压电式加速度传感器应用在很多数码产品中,比如摄像机、数码相机以及汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面。
结语:随着微电子机械系统技术在传感器领域中的广泛应用,使得加速度传感器的体积变得更加轻便、性能得到明显提升,这无疑促进了它在消费电子领域中的应用,在市场中的份额也在不断提升。
拓展内容:
温度传感器
压力传感器
凸轮轴位置传感器
加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES  第2张

加速度传感器的工作原理:加速度传感器的工作原理

硬件型号:ADXL345三轴加速度计
系统版本:传感器系统

加速度传感器的工作原理
加速度计受振使得质量块加在压电晶体上的力发生变化,当被测振动频率远远低于加速度计的固有频率时,被测加速度的变化与力的变化成正比,因此可通过力的大小判断加速度的大小。由于正压电效应,使得其变形的同时也产生电场,两个相对表面上出现正负相反电荷,产生电压,因此可将加速度转化成电压输出。

加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中,通过对质量块所受惯性力的测量,利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。

加速度传感器的工作原理:AOVX车辆跟踪设备中使用的算法之一AES  第1张

加速度传感器的工作原理:加速度传感器的工作原理和应用案例

加速度传感器(acceleration
transducer)是一种惯性传感器,能够测量物体的加速力。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。
根据牛顿第二定律加速度a=F / m,在加速过程中,传感器通过敏感元件对质量块所受惯性力的测量,即可得到加速度值。
根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括压电式、压阻式、电容式、应变式等。
压电式加速度传感器
压电式加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的。敏感元件在一定方向上受到惯性力作用变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷(Q=dF),输出与加速度成正比的电荷或电压。
压电式加速度传感器
压阻式加速度传感器
基于世界领先的MEMS硅微加工技术,利用单晶硅材料的压阻效应制成的,单晶硅受到应力作用后,(晶体的晶格产生形变,载流子产生从一个能谷到另一个能谷的散射,载流子的迁移率发生变化,扰动了纵向和横向的平均有效质量)其电阻率就会发生变化,硅的压阻效应与晶体的取向有关。
压阻式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点,易于集成在各种模拟和数字电路中,广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。
当悬臂梁自由端的质量块敏感外界加速度时,由于受惯性力的作用,压阻元件上产生应变ε,则电桥的输出电压为电源电压与应变量的乘积。
电容式加速度传感器
电容式加速度传感器是基于电容原理的极距变化型的电容传感器。其中一个电极是固定的,另一变化电极是弹性膜片。弹性膜片在外力(气压、液压等)作用下发生位移,使电容量发生变化。这种传感器可以测量气流(或液流)的振动速度(或加速度),还可以进一步测出压力。
伺服式加速度传感器
当被测振动物体通过加速度计壳体有加速度输入时,质量块偏离静平衡位置,位移传感器检测出位移信号,经伺服放大器放大后输出电流,该电流流过电磁线圈,从而在永久磁铁的磁场中产生电磁恢复力,迫使质量块回到原来的静平衡位置,即加速度计工作在闭环状态,传感器输出与加速度计成一定比例的模拟信号,它与加速度值成正比关系。
应变式加速度传感器
应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。加速度传感器中质量块相对于基座(被测物体)产生位移,应变片的敏感栅也受力变形,从而使其电阻随之发生变化,将电阻变化转换成电压或电流的变化进而测量加速度。

加速度传感器应用于地震检波器设计
地震检波器是用于地质勘探和工程测量的专用传感器,是一种将地面振动转变为电信号的传感器,能把地震波引起的地面震动转换成电信号,经过模/数转换器转换成二进制数据、进行数据组织、存储、运算处理。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备,典型应用在手机、笔记本电脑、步程计和运动检测等。
加速度传感器技术应用于车祸报警
现在汽车工业高速发展,汽车成了出行的重要交通工具,但因交通事故伤亡数量也十分巨大。交通事故发生时,往往伴随着剧烈的碰撞或急剧的减速过程。因此,加速度是最直观也同样是最容易用来判别事故发生时的物理监测量。基于加速度的车祸报警系统即当发生车祸之后,该系统能能立即让监控中心获得车祸信息,并指引救援人员到达事故现场,及时展开救援工作,以达到尽量减少事故人员伤亡的目的。典型应用包括:汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面
加速度传感器应用于监测高压导线舞动
目前国内对导线舞动监测多采用视频图像采集和运动加速度测量两种主要技术方案。前者在野外高温、高湿、严寒、浓雾、沙尘等天气条件下,不仅对视频设备的可靠性、稳定性要求很高,而且拍摄的视频图像的效果也会受到影响,在实际使用中只能作为辅助监测手段,无法定量分析导线运动参数;而采用加速度传感器监测导线舞动情况,虽可定量分析输电导线某一点上下振动和左右摆动的情况,但只能测出导线直线运动的振幅和频率,而对于复杂的圆周运动,则无法准确测量。所以我们必须加快加速度传感器的发展来适应诸如此类环境下进行应用。

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