加速度计技术的特点与应用

有许多因素导致加速度计技术的快速发展。首先是这类设备的市场不断扩大，特别是在汽车，消费品和医疗电子产品领域，加速度计可以实现帮助产品在市场上取得成功的新功能。例如，自动碰撞通知（ACN）系统，运动敏感型游戏控制器和智能手机以及用于测量跑步性能的惯性足垫都归功于新型高度紧凑的加速度计。

从技术角度来看，微机电系统（MEMS）技术的成熟使得越来越多的MEMS代工厂在越来越小的封装中广泛使用可靠的器件。此外，MEMS设计受益于数字电子设备的结合，不仅可以提高其性能，还可以简化它们与最终系统的集成。这种设备的可用性产生了新一代环保电子系统，同时产生了更好的产品，为工业应用中的传统功能提供服务。

单轴加速度计

加速度计如今只能测量一个轴（x，y或z）的加速度，或同时测量两个或三个轴的加速度。用于汽车控制应用的精密单轴加速度计的一个很好的例子是VTI技术的SCA620-CF8H1A（图1）。基于该公司的电容式3D-MEMS技术，它旨在用作z轴传感器，旨在实现高可靠性，精确性和温度与时间的稳定性，以精确测量加速度，倾斜度，运动或振动。符合AEC Q-100标准的器件测量范围为±1.7 g，灵敏度为1.2 V/g，提供比例公制的模拟（0至5 V）输出（即输出值取决于值输入电源电压），可承受20，000克的冲击。

图1：采用11.3 x 10.5 x 5.1 mm 8针塑料表面贴装封装，带有鸥翼支腿，可安装拾取和放置机器，VTI Technolgies的SCA620-CF8H1A可为汽车应用提供±1.7 g范围内的精确z轴测量。 （由VTI Technologies提供）

ADI公司还提供单轴加速度计 - ADXL78高g iMEMS加速度计（图2） - 具有比率公制输出，但具有更宽的测量范围。最初设计用于前部和侧面碰撞安全气囊，它还可以在各种其他应用中提供完整，经济的解决方案。该器件具有±35，±50和±50 g范围，具有自测功能，可将所有机械和电气元件的数字信号应用于单个引脚，因此用户可以验证器件的运行情况，以获得高度可靠的性能以及预防性维护。采用5V源输入（VDD）工作时，±35 g版本的输出灵敏度通常为55 mV/g。

图2：提供±35，±50和±50 g型号，ADXL78高g iMEMS加速度计可提供5×5×2 mm ，8端子陶瓷LCC封装。 （由Analog Devices提供）

双轴器件

飞思卡尔半导体最近推出了MMA6331L双轴（x，y）电容式微机械加速度计（图3），这是一款针对手持式电池供电的MEMS传感器电子产品。除了内置信号调理，1极低通滤波器和温度补偿外，低功耗器件还具有g-Select功能，可让用户选择两个范围中的任意一个 - ±4 g和±9 g - 通过向专用g-Select引脚发送逻辑0或1，在器件工作期间的任何时间。

MMA6331L比率公差输出的典型灵敏度在±4 g范围内为308 mV/g，在±9 g范围内为83.6 mV/g。该器件采用2.2至3.6 V电源供电，正常工作时典型功耗仅为400μA，而在休眠模式下，电流仅降至3μA，大大减少了电池消耗。

图3：3 x 5 x 1.0 mm，LGA-14封装的MMA6331L双轴加速度计允许用户在运行中选择两个范围中的任意一个 - ±4 g和±9 g。 （由飞思卡尔半导体提供）

STMicroelectronics还提供双轴MEMS加速度计 - LIS244ALH - 具有两个用户可选范围：±2 g和±6 g。它能够测量高频下的加速度 - 在所有轴上达到2.0 kHz。与ADXL78一样，4 x 4 x 1.5 LGA封装器件具有内置自检功能。

三轴传感器

三轴传感器目前受到极大关注，因为它们提供所有类型的加速度信息，从而在单个封装中支持极其广泛的应用。作为最早开发商用MEMS技术的公司之一，博世Sensortec将其BMA120数字三轴加速度传感器（图4）作为“新一代数字加速度传感器”推出.BMA120集成了多种功能，便于将其用于此类运动检测应用中。设备方向检测，游戏，HMI和菜单浏览器控制等。

图4：BMA120在LGA封装中压缩三轴感应功能和数字接口，尺寸仅为3 x 3 x 0.9 mm。 （由Bosch Sensortec提供）

与前面讨论的传感器不同，BMA120输出其测量结果，可通过串行数字接口（SPI或I²C）进行控制，从而简化了集成，同时减少了部件数量。加速度计具有内置自检功能，提供四种用户可选范围 - ±2，±4，±8和±16 g - 灵敏度范围为16 LSB/g至2 LSB/g，具体取决于量程。该传感器还允许用户将设备设置为不同的带宽：50，75，150，250和600 Hz以及1 kHz。该装置是一种极低功耗的装置;它采用1.8 V电源供电，工作时功耗为430μA，睡眠模式下功耗为2μA。对三轴传感的需求很高，前面提到的许多供应商也提供三轴传感器来与博世竞争。在这种情况下，明显的赢家是用户。