三轴加速度传感器

    3 轴加速度传感器是测量 X、Y 和 Z 方向加速度的传感器。加速度由牛顿运动定律（第二定律）定义：“当物体受到外力F时，力的方向与力F的大小成正比，与物体的质量m成反比。” ’它被定义为“产生加速度a”。用数学表达就是“F=ma”。加速度可以说是“一定时间内速度的变化量”。加速度计是测量加速度和处理信号以检测物体的运动、振动和冲击的传感器。它还可以测量重力，因此如果计算重力，还可以检测倾斜。加速度计包括压电式、压阻式和电容式，并根据应用进行选择。

三轴加速度传感器的应用

三轴加速度传感器现已广泛应用于各种设备中。使用示例包括以下设备：

 

1.手机

它用于通过检测垂直和水平方向来改变屏幕的方向，并用于计步器计数。

 

2. 游戏控制器

它用于检测控制器的运动。

 

3、汽车

它检测车辆因负载而产生的加减速度和车身姿态，用于ABS和电子控制悬架。它还用于安全气囊碰撞检测。

 

4. 机器人

它用于控制机器人的位置和姿态。

 

三轴加速度传感器原理

三轴加速度传感器的主要类型有压阻式、压电式和电容式。

 

1.压阻式三轴加速度传感器

压阻式加速度传感器是一种利用压阻效应现象的传感器，当向压阻元件施加力时，电阻会发生变化。压阻元件放置在传感器元件的可移动部分和固定部分之间的接合处，当施加加速度时，力从可移动部分施加到压阻元件，从而改变电阻值。通过该电阻值的变化来检测加速度。

 

2. 压电三轴加速度传感器

压电加速度传感器是利用压电效应的传感器，压电效应是一种当力施加到压电物体上时发生极化并产生电压的现象。压电元件放置在传感器元件的可移动部分和固定部分之间的接合处，当施加加速度时，力从可移动部分施加到压电元件，从而产生电荷。从该电荷变化中检测到加速度。

 

3. 电容式三轴加速度传感器

利用电极之间的电容变化进行检测。传感器元件内部有固定电极和可动电极。当施加加速度时可动电极移动，其与固定电极之间的间隙发生变化，并且电极之间的电容发生变化。根据电容的变化检测加速度。

 

有关三轴加速度传感器的其他信息

1. 三轴加速度传感器应用示例

3 轴加速度传感器是一种相对较小且易于应用的设备。因此，在人体运动分析领域的应用日益增多。

 

测量示例1：测量步行时施加到膝盖的3轴加速度

将3轴加速度传感器安装在膝盖上以收集步行时的加速度数据。

 

测量示例2：测量下肢的左右功能差异并测量下肢的脆弱性在

双腿的膝关节两侧附接并固定3轴加速度传感器。测量一只脚站在不稳定的板上时的“最大振幅”。

 

上述结果得出以下结果：

 

结果1：施加到膝盖的加速度

当用3轴加速度传感器测量时，可以同时测量膝盖升高和降低的运动、前后运动以及左右运动的加速度。另外，通过同时测量双脚在上述三个轴上的加速度，可以测量行走时左右膝盖的冲击值以及左右平衡的差异。

 

结果2：步态周期

步行时，通过测量脚跟与地面接触的时间可以计算出步态周期。通过计算步行周期，还可以计算步行周期的平均值和分布。

 

结果3：减震功能

通过测量从脚接触地面到加速度达到0的时间，可以测量膝盖吸收震动的能力。

 

2. 使用3轴加速度传感器的计步算法

下面显示了使用 3 轴加速度传感器识别计步器步数的算法示例。步数检测仅使用结合了 3 个轴的 3 轴合成值，但如果参考 X、Y、Z 轴各轴的值，则将取决于传感器面向的方向。 。

 

首先要做的是计算步行时的3轴合成值和XYZ轴值。如果传感器向前、向后、向左、向右或对角移动，则初始移动时3轴合成值将偏离1G。

 

因此，将三轴的合成值偏离1G的时刻识别为步数。人们行走的方式不同，但3轴综合值通常低于1G，然后高于1G。通过计算周期，可以检测出您是慢走还是跑步的步数。