三轴振动加速度传感器

ADI MEMS传感器比较一、ADXL345ADXL345是一款小而薄的低功耗3轴加速度计，分辨率高（13位），测量范围达±16g。

数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2C数字接口访问。

ADXL345非常适合移动设备应用。

它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。

其高分辨率(4 mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

该器件提供多种特殊检测功能。

活动和非活动检测功能检测有无运动发生，以及任意轴上的加速度是否超过用户设置的限值。

敲击检测功能可以检测单击和双击动作。

自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。

这些功能可以映射到两个中断输出引脚中的一个。

正在申请专利的32级先进先出(FIFO)缓冲器可用于存储数据，最大程度地减少主机处理器的干预。

低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。

ADXL345采用3 mm ×5 mm ×1 mm、14引脚小型超薄塑料封装。

优势和特点：（1）超低功耗：VS = 2.5 V时（典型值），测量模式下低至23μA，待机模式下为0.1 μA；（2）功耗随带宽自动按比例变化（3）用户可选的分辨率全分辨率，分辨率随g范围提高而提高，±16 g时达到最高分辨率13位（在所有g范围内保持4 mg/LSB的比例系数）（4）响应频带：1.6kHz；二、ADXL372ADXL372是一款超低功耗、3轴、±200 g MEMS加速度计，以3200 Hz输出数据速率(ODR)工作时功耗为22 μA。

ADXL372未对其前端周期供电以实现其低功耗操作，因此不会冒传感器输出混叠的风险。

除了超低功耗以外，ADXL372还具有许多特性来实现冲击检测以及系统级节能。

该器件包含了一个深度多模式输出先进先出(FIFO)、几个运动检测模式以及一种用于仅捕捉过阈值事件峰值加速度的方式。

关于三轴振动传感器的参数特点介绍传感器操作规程三轴振动传感器是一种相对而非接触一种测量方式传感器，又称为相对振动。

它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。

电涡流位三轴振动传感器是一种相对而非接触一种测量方式传感器，又称为相对振动。

它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。

电涡流位移传感器具有频率范围宽（0～10kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点；紧要应用于静态位移的测量、动态振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。

外形尺寸参数轴振动传感器作用：对于工业实时在线监测轴偏心、轴的磨损程度、不对中等功能。

在压电加速度传感器的基础上经过专业化高精密设计，内部嵌入精密积分电路。

与传统磁电式相比，由于接受压电晶体作为敏感元件，内部无移动部件，不会发生退化和磨损；且频率响应范围宽，机械运动部件不简单损坏，动态特性优良，抗干扰本领强，可长期牢靠工作；适用于工业现场各种恶劣环境下测量轴承箱体、壳体或结构的确定（相对于自由表面）振动。

该产品在旋转机械的振动故障监测、工程地质、地震监测、高层建筑和大型结构物的振动、模态分析、交通桥梁、科研、教学等领域的振动速度均有着广泛的应用和测量前景。

特点：抗振、耐冲击、过载本领强简化测试，输出直接配接显示处理仪表低频特性好，频率范围宽长期稳定性好使用便利，无需调整压电类尺寸小，无活动部件，寿命长、刚度大紧要技术参数：1.测量范围：0—1000mm/s（可选）※0—50g※0—10mm2.输出形式：mA，mv/m/s？mv/mm/s（依据客户需求）3.响应频率：10—1000HZ（速度量）2—2000HZ（加速度量）4.速度方向：传感器（X,Y）两相5.环境温度：—10℃—+70℃6.供电电压：+24DC7.壳体材料：304不锈钢8.重量:110克9.安装螺纹：M5，或磁吸座（或特别定做）10.压电材料：PZT—511.输出方式：直接引线/5/8—24四芯插座使用方法及注意事项由于传感器里有内置电路，不允许用高电压测试传感器的芯与外壳之间的绝缘电阻，这样做极易使传感器击穿损坏。

三轴加速度传感器工作原理
1.介绍三轴加速度传感器
三轴加速度传感器是一种测量物体三个方向上加速度的传感器。

其工作原理基于牛顿第二定律，即物体的加速度与物体所受合力成正比，与物体质量成反比。

三轴加速度传感器可用于许多应用中，如智能手机、嵌入式系统和运动跟踪器。

2.传感器的构成
三轴加速度传感器通常由微电机系统（MEMS）制造。

传感器由一个质量极小的振动器和一对电容器组成，一般安装于一个小型IC芯片上。

当传感器受到加速度时，悬挂在振动器上的质点会偏离平衡位置。

偏离的质量会导致电容器之间的电容值发生变化，因此通过测量电容值的变化，就可以计算出物体受到的加速度。

3.工作原理
三轴加速度传感器具有三个方向的感应器，即X、Y、Z轴。

当物体受到加速度时，每个感应器所测量的电容变化量与物体的加速度成正比。

例如，当一个运动员跑步时，他会向前加速，导致X轴感应器的电容值增加。

同样，当一个物体在平面上偏离位置，Y和Z轴感应器的电容值将发生变化。

4.应用场景
三轴加速度传感器广泛应用于各种应用场景中。

在智能手机中，它们可用于自动旋转屏幕和检测手机的手持位置。

此外，在运动跟踪器中，这些传感器可以检测人们在运动时的活动量和步数。

在车辆上，它们可以用于检测车辆受到的横向和纵向加速度，以及车辆的倾斜角度。

5.结论
三轴加速度传感器是一种测量加速度的重要工具，它们可广泛应用于各种领域。

通过更好地理解其工作原理和应用，我们可以更好地利用这些传感器的优势，使人们的日常生活和工作更加舒适和高效。

• 85•MEMS三轴加速度传感器在飞行器姿态测量系统中的应用中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 何 苗 陈金花【摘要】介绍了一种基于MEMS三轴加速度传感器和STM32处理器的飞行器姿态测量系统，阐述了倾角测量原理、系统的硬件电路设计和软件设计，并介绍了加速度传感器MMA7455的校准方法。

【关键词】MEMS；三轴加速度传感器；飞行器；姿态测量0 引言在飞行器的姿态控制过程中，获得准确的飞行姿态信息是后续对飞行器进行精确控制的重要条件。

而飞行姿态信息的获取主要是依靠加速度传感器、陀螺仪等各种传感器，本文介绍的姿态控制系统采用的是一种MEMS(微机电系统)三轴加速度传感器，通过传感器测量得到加速度数据，再根据得到的数据进行计算就可以得到飞行器的姿态角信息。

1 基本原理在地球上任何位置的物体都受到重力的作用而产生一个加速度，加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。

把三轴加速度传感器固定到物体上，当物体姿态改变时，加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化，加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。

在静止状态下，3个轴向的输出值为重力加速度分别在3个轴向的分量，输出值的大小与3个轴向跟竖直方向的夹角有关。

测量原理如图1所示。

图1 倾斜角测量原理在图1中，g 为重力加速度方向，它与加速度传感器敏感轴之间的夹角为，加速度传感器在敏感轴方向测得的加速度值实际就是重力加速度在该方向上的分量，大小为：(1)则该物体的倾斜角的大小为：(2)2 系统框图基于MEMS 加速度传感器的姿态测量系统组成框图如图2所示，图中MMA7455是一种MEMS 三轴加速度传感器，传感器数据通过SPI 接口发送到STM32处理器进行解算，解算后的姿态角信息通过串行通信接口电路发送到飞控计算机，飞控计算机再根据收到的姿态角信息决策是否要控制舵机动作以进行姿态调整。

图2 姿态测量系统组成框图3 硬件设计STM32处理器模块是姿态测量系统中的核心部分，它负责读取加速度传感器MMA7455采集到的加速度信息，并将其组织成一定格式的报文，通过串行接口电路发送到飞控计算机。

三轴加速度数据处理方法三轴加速度数据处理方法是通过对三轴加速度数据进行采集、预处理、滤波、特征提取等一系列处理，从而得到有效的加速度信息。

本文将介绍三轴加速度数据处理的一般步骤和方法，帮助读者更好地理解和应用。

一、采集数据首先，需要通过合适的传感器采集三轴加速度数据。

传感器可以是加速度计或者惯性测量单元（IMU）。

通过传感器可以获得物体在X、Y和Z方向上的加速度数据。

采集到的原始数据往往包含噪声和离群点，为了准确分析和提取加速度信息，需要对数据进行预处理。

预处理包括以下几个步骤：1. 数据去噪：采用滑动窗口平均、中值滤波等方法去除噪声。

2. 数据校正：校正因传感器误差而引入的偏移和尺度问题，通常使用校正公式或者标定方法进行校准。

3. 数据对齐：将不同传感器采集的数据对齐到统一的时间轴上，以便后续分析。

滤波是为了去除高频噪声和不必要的波动，保留有用的加速度信号。

常见的滤波方法包括：1. 低通滤波器：去除高频噪声，保留低频信号。

常用的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、无限脉冲响应（IIR）滤波器等。

2. 高通滤波器：去除低频干扰，保留高频信号。

常用的高通滤波器有巴特沃斯滤波器、有限脉冲响应（FIR）滤波器等。

四、特征提取特征提取是从加速度数据中提取有用信息的关键步骤。

通过特征提取可以获得加速度数据的统计特性和模式，进而用于识别和分析。

常用的特征提取方法包括：1. 统计特征：如均值、方差、标准差等，可以反映加速度数据的集中趋势和离散程度。

2. 频域特征：通过对加速度数据进行傅里叶变换，获取频域信息，如能量谱密度、主频等，可以用于分析振动信号。

3. 时域特征：通过对加速度数据进行时间序列分析，提取波形特征，如峰值、波峰间隔、波形形状等，可以用于识别运动模式。

五、应用举例以下是一些三轴加速度数据处理方法在实际应用中的举例：1. 运动监测：通过分析加速度数据中的频域特征和时域特征，可以实现对人体运动状态的监测，如步态分析、睡眠检测等。

MMA8451模块数字三轴加速度模块高精度倾斜度模块arduino •供电电压：1.95V 至3.6V•接口电压：1.6 V至 3.6 V•±2g/±4g/±8g 动态量程可选•输出数据速率(ODR) 范围： 1.56Hz 至800 Hz•噪声：99μg/√Hz•14 位和8 位数字输出•I2C 数字输出接口（在上拉电阻为4.7 kΩ时，最高频率可达2.25MHz）•适用于7个中断来源的 2 个可编程中断引脚• 3 个运动检测嵌入式通道o自由落体或•MMA7361LC 三轴加速度传感器倾角传感器模块（可替代MMA7260•板载MMA7361(取代MMA7260)低成本微型电容式加速度传感器；••2、支持5V/3.3V电压输入，板载RT9161,比1117更低的压降,更快的负载相应速度，非常适合高噪声电源环境；••3、量程通过单片机IO选择，也可以电阻选择；••4、常用的引脚已经引出，插针为标准100mil（2.54mm），方便用于点阵板；••5、休眠使能可以通过单片机IO控制；••6、PCB尺寸：27.9(mm)x16.8(mm)。

三轴加速度传感器应用详解加速度传感器有两种：一种是角加速度传感器，是由陀螺仪改进过来的。

另一种就是线加速度传感器。

它也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。

现在，加速度传感器广泛应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域。

下面就举例几种应用场景，更好的认识加速度传感器。

三轴加速度传感器的应用1、车身安全、控制及导航系统中的应用加速度传感器已被广泛应用于汽车电子领域，主要集中在车身操控、安全系统和导航，典型的应用如汽车安全气囊（Airbag）、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序（ESP）、电控悬挂系统等。

目前车身安全越来越得到人们的重视，汽车中安全气囊的数量越来越多，相应对传感器的要求也越来越严格。

整个气囊控制系统包括车身外的冲击传感器（Satellite Sensor）、安置于车门、车顶，和前后座等位置的加速度传感器（G-Sensor）、电子控制器，以及安全气囊等。

电子控制器通常为16位或32位MCU，当车身受到撞击时，冲击传感器会在几微秒内将信号发送至该电子控制器。

随后电子控制器会立即根据碰撞的强度、乘客数量及座椅/安全带的位置等参数，配合分布在整个车厢的传感器传回的数据进行计算和做出相应评估，并在最短的时间内通过电爆驱动器（Squib Driver）启动安全气囊保证乘客的生命安全。

通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车安全要求。

该场合下电子稳定性控制系统（ESC）就能够通过修正驾驶员操作中的转向不足或过度转向，来控制车辆使其不偏离道路。

该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角，同时用一个低重力加速度传感器来测量横向加速度。

将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对，从而调整车辆转向以防止发生侧滑。

除了车身安全系统这类重要应用以外，目前加速度传感器在导航系统中的也在扮演重要角色。

三轴加速度传感器使用说明
三轴加速度传感器是一种常用的传感器，可以检测物体在三个方向的加速度变化，广
泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。

下面是三轴加速度传感器的使用说明。

1.传感器安装
三轴加速度传感器应安装在所测物体上，通常采用固定装置固定在物体表面上。

传感
器应尽量避免受到较大的冲击和振动，以免造成误差。

安装前应先检查传感器是否完好、
灵敏度是否正确，定期检查和校准传感器。

2.传感器读数范围和分辨率
传感器的读数范围指传感器可以测量的最大和最小加速度，超出读数范围将会导致读
数异常。

分辨率指传感器可以测量的最小加速度变化，决定了传感器精度的高低。

要根据
需要选择合适的传感器，以确保读数范围和分辨率满足测量要求。

3.传感器输出信号类型
三轴加速度传感器通常有模拟输出和数字输出两种类型。

模拟输出信号为电压或电流，直接与模数转换器相连，可输出适于特定应用的模拟信号。

数字输出信号为数字信号，通
过串行或并行接口输出，可直接与微处理器和计算机连接。

4.传感器工作原理
三轴加速度传感器工作原理基于牛顿第二定律，即对物体施加的力等于其质量乘以加
速度。

传感器内部有微机械加速度计，通过检测加速度计受到的加速度来测量被测物体的
加速度。

该加速度计一般由质量块、弹簧、压电陶瓷等组成。

5.传感器应用场景。

三轴振动传感器的参数特点介绍一、什么是三轴振动传感器三轴振动传感器是一种能够同时测量三个方向（水平、垂直、前后）振动的传感器。

它通常包括三个独立的加速度传感器，每个传感器负责测量一个方向上的振动加速度。

二、三轴振动传感器的参数特点1. 频率范围频率范围是三轴振动传感器的一项重要参数，它描述了传感器能够检测到振动的频率范围。

三轴振动传感器通常能够检测到从0至几千赫兹的频率范围内的振动。

不同的传感器在此方面的表现会有所不同，用户可以根据实际需求选择适合自己的传感器。

2. 灵敏度灵敏度是三轴振动传感器的另一个重要参数，它描述了传感器所能够检测到的最小加速度变化。

灵敏度通常以mV/g为单位表示，即表示每一g的加速度变化会产生多少mV的输出信号。

通常情况下，灵敏度越高，则传感器的检测能力也越强。

3. 分辨率分辨率是指传感器能够区分的最小加速度值。

较高的分辨率能够提高数据采集的精度，但同时也会增加设备的成本。

一般情况下，三轴振动传感器的分辨率可以达到0.01g或更高。

4. 误差由于传感器的制造和使用过程中难以避免一些因素的影响，因此每个三轴振动传感器都会存在一定的误差。

误差通常表示为百分比或绝对值的形式。

在传感器选择和使用过程中，需要充分考虑误差这一参数。

5. 温度范围三轴振动传感器的温度范围描述了传感器正常工作的温度范围。

一般来说，传感器的温度范围越宽，应用范围也越广。

但是随着温度范围的增加，传感器的性能和价格也会相应提高。

6. 输出格式三轴振动传感器的输出格式有很多种，常见的包括模拟电压输出、数字端口输出、CAN总线输出等。

用户可以根据自己的需求选择适合自己的传感器输出格式。

7. 尺寸和重量尺寸和重量是另外两个需要考虑的参数。

一般情况下，用户需要权衡传感器的功能和尺寸、重量之间的关系，选择尺寸和重量最合适的三轴振动传感器。

三、总结以上是对三轴振动传感器的参数特点进行的介绍。

在选择三轴振动传感器时，需要根据实际需求和可用预算进行综合考虑，选择适合自己的传感器。