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加速度、陀螺仪传感器工作原理

陀螺仪传感器的工作原理

  • 加速传感器
    • 工作原理
    • G-sensor重要参数
  • 陀螺仪传感器的原理

加速传感器

G-sensor(Gravity sensor),重力传感器,又称加速度传感器(accelerometer), 在这里插入图片描述

工作原理

如图所示, 质量块的两端通过弹簧固定。弹簧不变形,质量块静止,无加速度。当产生加速度时,弹簧变形,质量块的位置会发生变化。 随着加速度的增加,弹簧的形变量增加。弹簧强度系统 k 以及质量块的质量 m在已知的情况下,只要测量弹簧的变形,就可以找到系统的加速度。 每一个finger set 相当于两个电容极板, 当有加速度时,质量块会产生相对运动,位移的变化会导致电容差异的变化。 具体的差的差分电容检测和计算加速过程G-sensor在内部完成时,我们只需要直接读取转换后的值。 这里有一个例子再次强调G-sensor根据内部质量块的位移计算输出值: 芯片是静止的,尽管芯片的整体加速度为0g,但是读取其输出值,X/Y轴输出为0g,Z轴输出为1g。由于内部质量块在重力加速度的作用下产生位移。

G-sensor重要参数

测量范围是传感器支持的输出加速范围,通常使用±g 表示G-sensor最大加速度可以测量并准确输出。例如,测量范围是±8g G-sensor,它的输出直到加速度达到±8g 是线性的。 灵敏度是指传感器输出随加速度(输入)变化的比例,它定义了理想情况下加速度与传感器输出关系。通常使用数字输出传感器的灵敏度 LSB/g 或mg/LSB 例如,灵敏度为4mg/LSB的G-sensor,如果Z轴输出为100,则Z轴加速度为400mg。 0g 当没有加速度(零输入)时,偏移器表示输出的测量值。模拟输出的传感器通常由伏特或毫伏表示,数字输出的传感器由代码表示。 不同型号的G-sensor的 0g-offset 不同型号的芯片不同 0g-offset 不同的芯片甚至不同的轴 0g-offset 不同的是,是否需要校正取决于具体的应用。若只关心加速度的相对变化,而不关心加速度的具体值,则无需校正。如果您关心所选设备的加速度的具体值 0g-offset 又大,必须校正。 某些G-sensor本身有 offset 寄存器只需静止放置待校准的轴沿水平方向,并测量其 0g 将此值乘以-1 写入 offset 寄存器。如果G-sensor本身没有 offset 寄存器,则需要用户在自己的处理器中记录这个数值,并在实际的测量结果中减去这个 offset。 *ODR(Output Data Rate),表示G-sensor刷新输出数据的频率。*ODR输出数据更新越快,功耗越高。G-sensor的ODR通常可以配置。

陀螺仪传感器的原理

首先解一下MEMS加速度计的原理如下图所示,其中质量块mass被弹簧springs支撑只能沿预定方向移动,以检测特定方向的加速度;绿色部分是固定的电极板Fixed plates。检测原理是,当质量块感觉到加速度时,会在相应的方向产生位移,使两个由固定电极板组成的平行板电容器C1,C22的电容大小发生变化时,可以将其电容值大小转换为相应的加速度 **陀螺仪工作原理简介:**MEMS陀螺仪的检测原理及MEMS基于科里奥利效应的加速度计相似(Coriolis Effect)科里奥利力(Coriolis Force)而设计的。 如下图所示,MEMS陀螺仪的核心是微加工机械单元,其信号调节电路可分为电机驱动和加速度计感知电路两部分。其中,电机驱动部分通过静电驱动产生音叉机制共振运动,为机械元件提供激励;科里奥利利利将角速率转换为特定感知结构的位移,通过位移产生电容变化,通过测量电容变化测量感知质量的位移。由于位移大小与施加的角速率成正比,因此可以获得角速度和角加速度

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