加速度傳感器芯片有哪些_常見MEMS加速度傳感器芯片盤點

加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。

加速度傳感器的特性

1、靈敏度

加速度傳感器的靈敏度是指其輸出信號量（電壓/電荷）與輸入信號量（加速度）的比值。靈敏度越高，則信噪比就越大，靜電干擾和電磁干擾噪聲也就越小。但是，在其它條件相同的前提下，想要得到較高的靈敏度，需要較大的質量快，這隨之帶來了兩個缺點：加速度傳感器質量變大和共振頻率變低。

2、質量

加速度傳感器在使用時通常是通過螺釘連接或膠黏的方法固定在被測物表面的，如果果加速度傳感器的動態質量接近被測物的動態質量，則這部分質量將會影響到被測物的運動狀態，從而得到有一定程度失真的測量結果。因此，當被測物較為輕薄時（電路板、殼體等），尤其應當注意選用質量小的加速度傳感器。

3、諧振頻率

加速度傳感器本身是一個彈簧-質量-阻尼系統，因此必然有一個諧振頻率，如果被測物的振動頻率正好接近這個諧振頻率，加速度傳感器的靈敏度會急劇增加，這時輸出的值是沒有意義的。一般來說，加速度傳感器都工作在其諧振頻率的1/5或1/3的頻段內。

4、頻率響應

加速度傳感器的頻率響應通常是指其幅頻響應。理想的加速度傳感器的頻率響應當然是從0Hz至+∞Hz都保持相同的靈敏度，但實際上并不存在這要的傳感器。加速度傳感器按照其工作原理不同，有些在高頻段表現出色，可以達到幾十kHz，有些則是低頻響應較好，并可以提供直流響應。

5、橫向靈敏度

在理想情況下，若被測物存在垂直于加速度傳感器測量軸的方向的振動，輸出的測量信號應該是為零的。但實際上，由于材料特性及制造誤差等原因，可能會有高達5%的輸出信號。這是一種串擾輸出，因此橫向靈敏度也被稱為“串擾靈敏度”。

6、溫度靈敏度

加速度傳感器是一種電子產品，它的輸出特性不可避免的會受到溫度的影響，一般說來，溫度越高，測量誤差就越大，但可進行溫度補償。不同類型的加速度傳感器的適用溫度范圍差別很大，如PE傳感器可以耐受到700℃，而IEPE傳感器由于內置了處理電路，一般只能耐受到175℃。

7、瞬變溫度靈敏度

加速度傳感器隨著溫度的瞬變將會產生輸出，該輸出的最大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱為瞬變溫度靈敏度。這種瞬變溫度所引入的誤差主要出現在壓電式加速度傳感器中，由熱釋電效應引起。大多數情況下這種效應是很低頻的，且不易被發現。

加速度傳感器工作原理

加速度傳感器自然是對自身器件的加速度進行檢測。其自身的物理實現方式咱們就不去展開了，可以想象芯片內部有一個真空區域，感應器件即處于該區域，其通過慣性力作用引起電壓變化，并通過內部的ADC給出量化數值。

Lis3dh是三軸加速度傳感器，因此其能檢測X、Y、Z的加速度數據，如下圖：

在靜止的狀態下，傳感器一定會在一個方向重力的作用，因此有一個軸的數據是1g（即9.8米/秒的二次）。在實際的應用中，我們并不使用跟9.8相關的計算方法，而是以1g作為標準加速度單位，或者使用1/1000g，即mg。既然是ADC轉換，那么肯定會有量程和精度的概念。在量程方面，Lis3dh支持（+-）2g/4g/8g/16g四種。一般作為計步應用來說，2g是足夠的，除去重力加速度1g，還能檢測出1g的加速度。至于精度，那就跟其使用的寄存器位數有關了。Lis3dh使用高低兩個8位（共16位）寄存器來存取一個軸的當前讀數。由于有正反兩個方向的加速度，所以16位數是有符號整型，實際數值是15位。以（+-）2g量程來算，精度為2g/2^15= 2000mg/32768 =0.061mg。

當以上圖所示的靜止狀態，z軸正方向會檢測出1g，X、Y軸為0.如果調轉位置（如手機屏幕翻轉），那總會有一個軸會檢測出1g，其他軸為0，在實際的測值中，可能并不是0，而是有細微數值。

在運動過程中，x，y，z軸都會發生變化。計步運動也有其固有的數值規律，因為邁步過程也有抬腳和放腳的規律過程，如下圖?！澳_蹬離地是一步的開始，此時由于地面的反作用力，垂直方向加速度開始增大，當腳達到最高位置時，垂直方向加速度達到最大；然后腳向下運動，垂直加速度開始減小，直到腳著地，垂直加速度減到最小值。接著下一步邁步。前向加速度由腳與地面的摩擦力產生，雙腳觸地時增大，一腳離地時減小?！保鄞颂幰庙n文正等人發表的《基于加速度傳感器LIS3DH的計步器設計》］。

加速度傳感器應用

1、靜止時進行運動檢測

使用OR電路工作方式，設置一個較小的運動閾值，只檢測X，Y軸數據是否超過該閾值（Z軸這時有1g，咱不管這個軸了）即可。只要X，Y任一軸數據超過閾值一定時間即認為設備處于wakeup狀態了。

2、失重檢測

失重時Z軸的加速度和重力加速度抵消，在短時間內會為0，而且X，Y軸沒有變化，因此在短時間內三者都為0。這里使用AND電路工作方式，設置一個較小的運動閾值，當三個方向的數據都小于閾值一定時間時即認為是失重。

3、位置姿勢識別

例如手機翻轉等應用場景就是利用這個特性。這里在第三部分講解工作原理時已經講得很清楚了。

有了以上理解，以后在使用LIS3DH時直接找寄存器填數值就可以完成功能啦。

常見MEMS加速度傳感器芯片盤點

MMA7260，飛思卡爾的，靈敏度6g（200mV/g）、4g（300mV/g）、2g（600mV/g）、1.5g（800mV/g）可調，最常用的3軸加速度計。噪音很恐怖，慎用。

ADXL335，AD的，靈敏度3g（300mV/g），但噪音很小，12位采樣的話噪音也就正負1LSB。

以上兩個加速度計我都用過。個人認為最好能選用噪音小的，靈敏度小可以放大，噪音大可就不好處理了。當然也可以RC低通濾波，但噪音是全頻率白噪聲，RC濾波低通頻率太低的話的話會降低響應速度。

另外還有MMA7455、ADXL345，差不多可以說是以上兩個的I2C、SPI數字輸出版本，沒有用過；還有ADXL203，噪音非常小靈敏度很高，但是是雙軸的，90+RMB一顆。

需要以上幾個芯片的DATASHEET的話，用英文版google搜型號一般第一個帶［PDF］字樣的搜索結果就是相應DATASHEET。