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考量合適的加速度計(jì)一般有兩大類選擇，電容式和壓電式。熱感式的加速度計(jì)也有，但是在我們熟悉的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用較少，這里就不單獨(dú)列出。 電容式加速度計(jì)是基于電容極距變化的原理，在振動(dòng)中電容極距發(fā)生變化，進(jìn)而電容值變化，以此來(lái)衡量加速度值。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了捕捉這種有時(shí)候很微小的信號(hào)，會(huì)采用一堆電容陣列來(lái)放大信號(hào)。 壓電式加速度計(jì)的工作原理是壓電效應(yīng)，壓電效應(yīng)是一種施加應(yīng)力能產(chǎn)生電荷，施加電場(chǎng)能產(chǎn)生尺寸上變形的效應(yīng)。本質(zhì)上是一種機(jī)械能與電能交互作用的現(xiàn)象。用在傳感器上的壓電效應(yīng)是正壓電效應(yīng)，即將機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能，電壓值與加速度大小成正比。 在傳感器的飛速發(fā)展下，MEMS加速度計(jì)成為了大家的首選，從目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品來(lái)看，MEMS加速度計(jì)基本上走的都是電容式路線。這是因?yàn)閴弘娛組EMS加速度計(jì)內(nèi)部有剛體支撐的存在，通常情況下只能感應(yīng)到動(dòng)態(tài)加速度，而不能感應(yīng)到靜態(tài)加速度，應(yīng)用上有限制。電容式MEMS加速度計(jì)既能感應(yīng)動(dòng)態(tài)加速度也能感應(yīng)靜態(tài)加速度。 不過(guò)從加速度計(jì)的發(fā)展歷史來(lái)看，壓電加速度計(jì)的應(yīng)用更廣泛，因?yàn)樗哂辛己玫木�性度、出色的動(dòng)態(tài)范圍、高溫操作特性和高達(dá)數(shù)百kHz的高帶寬這些優(yōu)點(diǎn)。如果追求極致性能，壓電式的帶寬和噪聲性能肯定是更好一些的，但也貴了不少。在電容式或者電容式MEMS加速度計(jì)不滿足性能要求的特殊情況下，壓電路線是很好的選擇。 而電容式加速度計(jì)在MEMS的加持下，在小尺寸、低功耗和更快的頻率響應(yīng)上也是越走越好。在MEMS的加持下，器件不僅能提供直流響應(yīng)，在ADC、調(diào)諧濾波的加持下還能實(shí)現(xiàn)自檢，在振動(dòng)檢測(cè)里備受關(guān)注。 消費(fèi)電子我們以具有代表性的可穿戴設(shè)備為例，可穿戴設(shè)備在選擇振動(dòng)檢測(cè)的加速度計(jì)時(shí)，看重的是低功耗、小尺寸以及可以增強(qiáng)節(jié)能性能的集成特性。低功耗永遠(yuǎn)是可穿戴設(shè)備核心的一項(xiàng)指標(biāo)，尺寸和集成性也是可穿戴設(shè)備里的硬指標(biāo)。 這種要求就限定了振動(dòng)檢測(cè)只能選擇電容式MEMS加速度計(jì)去檢測(cè)運(yùn)動(dòng)以及靜態(tài)加速度。這類應(yīng)用對(duì)帶寬的要求并不高，十幾kHz到幾十kHz即可，對(duì)g值的要求范圍通常在1g左右。電容式MEMS加速度計(jì)很適合這種應(yīng)用，需要注意的點(diǎn)在于器件帶寬和采樣速率可能在低功耗下降至無(wú)法測(cè)量可用加速度數(shù)據(jù)的水平。 |
