加速度计—幻想与现实

作为ADI公司紧凑的低成本、重力敏感型iMEMS ®加速度计的应 用支持工程师，我们有机会听到许多有关如何运用加速度计的创意想法，但有些想法违背了物理定律！我们依据实现这些想法的可能性，非正式地对其中一些予以评定：

现实——切实可行，目前并已经实现的实际应用。

幻想——如果我们有更先进的技术就可能实现的应用。

想入非非——我们能想到的任何实际实施方案将会违背物理定律。

洗衣机负荷平衡。洗衣机高速旋转时，负荷不平衡将导致洗衣机 摇晃，如果不加以限制，洗衣机甚至能在地板上"走动"起来。利用加速度计检测旋转期间的加速度。如果存在不平衡，洗衣机将来回抖动滚筒以重新分布负荷，直至负荷达到平衡为止。

现实。负荷平衡更佳时，旋转速度可以更快，从而将更多水从衣服中甩出，使甩干过程能效更高，这可是当今大力倡导的事情！还有一个好处是滚筒运动减震所需的机械部件将更少，使得整体系统更轻，成本更低。如果实施得当，马达的峰值负荷更低，传动和轴承系统的使用寿命将得以延长。这项应用已经实现。

机械健康状况监控。许多行业按照预防性维修日程计划更换或彻底检修机械设备，尤其在人们无法容忍无计划停机的应用中。因 此，许多行业经常过早地花费巨资改造尚有很长使用寿命的机 械。将加速度计嵌入轴承或其它旋转设备中，就可以延长其使用寿命，而不用担心突发故障。加速度计通过检测轴承或其它旋转设备的振动，确定其工作状况。

现实。利用轴承的振动"特征"来确定其状况是业界公认且成熟的设备维护方法，但为了获得精确结果，需要较宽的测量带宽。在ADXL001推出之前，加速度计和相关信号调理设备的成本非常高。现在，具有宽带宽(22 kHz)和内部信号调理功能的ADXL001已成为低成本轴承维护应用的理想之选。

自动校平。加速度计测量大型机器或活动房屋等物体的绝对倾斜 度。微控制器利用该倾斜信息自动校平物体。

介于现实和幻想之间（取决于应用）。自动校平是一项要求极高 的应用，要求绝对精确。表面微加工加速度计具有极高的分辨率，但高精度（优于 1°倾斜度）的绝对倾斜度测量对温度稳定性和迟 滞性能的要求极高，采用当今的表面微加工加速度计无法实现。对于温度范围适中的应用，ADXL203等高稳定性加速度计可以 胜任。对于宽温度范围、绝对精度要求在±5°以内的应用，这些 加速度计也能处理。但是，要在宽温度范围内实现更精确的校平，则需要外部温度补偿。即使利用外部温度补偿，仍然难以实现优 于±0.5°倾斜度的绝对精度。有些应用目前已经实现。

手机的人机界面。微控制器借助加速度计识别用户手势，从而实现对移动设备的单手控制。

现实。手机屏幕占用了控制区域的大部分可用面积。手机制造商可以将加速度计用于用户界面功能，以便增加"无按钮"特性， 例如单振/双振（模拟鼠标单击/双击）、屏幕旋转、倾斜控制的 滚动、基于方向的振铃控制等。此外，手机制造商可以利用加速度计改善导航功能的精度和使用性能，以及开发其它新应用。这项应用目前已经实现。

汽车报警。加速度计检测汽车是否被顶起或被拖车抓起，如果是则报警。

现实。最常见的偷车手法之一是直接用拖车拖走。传统的汽车报警对此无能为力。冲击检测器无法测量倾斜度的变化，点火禁用系统也不起作用。本应用利用ADXL213的高分辨率能力。如果 加速度计测量到倾斜度变化超过每分钟 0.5°，汽车就发出警报——但愿能吓跑窃贼。这需要良好的温度稳定性，没有人希望自 己的汽车因为天气变化而发出警报，因此高度稳定的ADXL213 可谓理想选择。这项应用目前已在OEM和售后汽车防盗系统中实 现。

滑雪板固定器。加速度计测量总冲击能量和"特征"，确定是否应当松开固定器。

幻想。机械式滑雪板固定器已经高度先进，但性能受限。如果能测量滑雪者所感受到的实际冲击力，就能精确判定是否应当松开 固定器。智能系统可以考虑每个人的能力和生理状况。这是一项 实用的加速度计应用，但目前的电池技术不敷所需。等到将来开发出小而轻且在低温下保持良好性能的电池时，这项应用就能变成现实。

个人导航。本应用通过航位推算法确定位置（利用加速度对时间 的二重积分确定实际位置）。

想入非非。加速度测量结果中的小误差日积月累，将导致长期积 分结果出现较大误差。二重积分将加剧误差(t2)。如果不采取措施不时地重新设定实际位置