重力感應(yīng)器有哪些工作原理
重力感應(yīng)器有哪些工作原理
重力傳感器在手機(jī)橫豎的時(shí)候屏幕會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)，在玩游戲可以代替上下左右，重力感應(yīng)器也是具備著一定的工作原理的。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理的重力感應(yīng)器的內(nèi)容，希望大家喜歡!
重力感應(yīng)器的介紹
重力感應(yīng)器，又稱(chēng)重力傳感器，新型屬傳感器技術(shù)，它采用彈性敏感元件制成懸臂式位移器，與采用彈性敏感元件制成的儲(chǔ)能彈簧來(lái)驅(qū)動(dòng)電觸點(diǎn)，完成從重力變化到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。目前絕大多數(shù)中高端智能手機(jī)和平板電腦內(nèi)置了重力傳感器，如蘋(píng)果的系列產(chǎn)品iphone和iPad， Android系列的手機(jī)等。
重力感應(yīng)器的工作原理
重力傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的，所謂的壓電效應(yīng)就是“對(duì)于不存在對(duì)稱(chēng)中心的異極晶體加在晶體上的外力除了使晶體發(fā)生形變以外，還將改變晶體的極化狀態(tài)，在晶體內(nèi)部建立電場(chǎng)，這種由于機(jī)械力作用使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)”。
重力傳感器就是利用了其內(nèi)部的由于加速度造成的晶體變形這個(gè)特性。由于這個(gè)變形會(huì)產(chǎn)生電壓，只要計(jì)算出產(chǎn)生電壓和所施加的加速度之間的關(guān)系，就可以將加速度轉(zhuǎn)化成電壓輸出。當(dāng)然，還有很多其它方法來(lái)制作加速度傳感器，比如電容效應(yīng)，熱氣泡效應(yīng)，光效應(yīng)，但是其最基本的原理都是由于加速度產(chǎn)生某個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生變形，通過(guò)測(cè)量其變形量并用相關(guān)電路轉(zhuǎn)化成電壓輸出。
重力感應(yīng)器的應(yīng)用
(1)通過(guò)重力傳感器測(cè)量由于重力引起的加速度，可以計(jì)算出設(shè)備相對(duì)于水平面的傾斜角度。通過(guò)分析動(dòng)態(tài)加速度，你可以分析出設(shè)備移動(dòng)的方式。但是剛開(kāi)始的時(shí)候，你會(huì)發(fā)現(xiàn)光測(cè)量?jī)A角和加速度好像不是很有用。但是當(dāng)前工程師們已經(jīng)想出了很多方法獲得更多的有用的信息。
(2)加速度傳感器可以幫助仿生學(xué)機(jī)器人了解它當(dāng)前身處的環(huán)境。是在爬山，還是在走下坡，是否摔倒?；蛘邔?duì)于飛行類(lèi)的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，對(duì)于控制姿態(tài)也是至關(guān)重要的。一個(gè)好的程序員能夠使用加速度傳感器來(lái)回答所有上述問(wèn)題。
(3)重力傳感器可以用來(lái)分析發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。
(4)重力傳感器在進(jìn)入消費(fèi)電子市場(chǎng)之前，實(shí)際上已被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電子領(lǐng)域，主要集中在車(chē)身操控、安全系統(tǒng)和導(dǎo)航，典型的應(yīng)用如汽車(chē)安全氣囊(Airbag)、ABS防抱死剎車(chē)系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛系統(tǒng)等。
重力感應(yīng)器的基本原理
科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，一般存儲(chǔ)器在不通電的時(shí)候，抗震性有1000G，而通電工作之后，抗震性不足200G，非常輕微的磕碰都有可能造成磁盤(pán)壞道。因此，只有有效確保工作狀態(tài)下的產(chǎn)品安全，才能最終確保其中的數(shù)據(jù)資料安全。 “重力感應(yīng)技術(shù)”，利用重力加速度原理，一旦偵測(cè)到意外，能在摔落的瞬間將磁頭撤至安全停泊區(qū)，可使移動(dòng)存儲(chǔ)器安全性能提升500%以上，達(dá)到無(wú)電狀態(tài)下的抗震水平，從根本上確保了處于工作狀態(tài)下的移動(dòng)存儲(chǔ)器的抗震性能，從而保證了在任何狀態(tài)下的數(shù)據(jù)信息安全。
傾角原理
首先建立各個(gè)坐標(biāo)系，① 水平坐標(biāo)系(X、Y、Z)②參考平臺(tái)坐標(biāo)系(X1、Y1、Z1)：OY1Z1w為平臺(tái)面，在艦艇靜止時(shí)處于水平狀態(tài)，當(dāng)存在艦艇搖擺時(shí)，與水平面存在ψ 、θ 的夾角，水平坐標(biāo)系經(jīng)先縱搖ψ 角，后橫搖θ 角得到?！? 平臺(tái)坐標(biāo)系(X2、Y2、Z2)：兩個(gè)相互正交的傳感器軸線確定的被測(cè)平臺(tái)平面及其垂線確定的坐標(biāo)系，和參考平臺(tái)坐標(biāo)系存在r ψ 、r θ的夾角，參考平臺(tái)坐標(biāo)系經(jīng)先縱搖r ψ 角 ，后橫搖r θ 得到。平臺(tái)參考系的Y2 軸和參考平臺(tái)坐標(biāo)系的Y1 軸相對(duì)于水平面的夾角之差為平臺(tái)與參考平臺(tái)水平度的縱向傾角y ψ ;平臺(tái)參考系的X2 軸和參考平臺(tái)坐標(biāo)系的X1 軸相對(duì)于水平面的夾角之差為平臺(tái)與參考平臺(tái)水平度的橫向傾角y θ 。圖3 標(biāo)出參考平臺(tái)坐標(biāo)系(X1、Y1、Z1)、水平坐標(biāo)系(X、Y、Z)和平臺(tái)坐標(biāo)系(X2、Y2、Z2)的相互關(guān)系。
測(cè)角原理
重力傳感器是將運(yùn)動(dòng)或重力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，主要用于傾斜角、慣性力、沖擊及震動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。在測(cè)量平臺(tái)傾斜角時(shí)，將重力傳感器垂直放置于在所測(cè)平臺(tái)上，重力傳感器的敏感軸應(yīng)與傾斜平臺(tái)的軸向一致，在水平狀態(tài)下應(yīng)與水平面平行，如圖1 所示，其中α 為平臺(tái)沿某一方向的傾斜角。重力傳感器的質(zhì)量塊由于受到重力加速度g 在傾斜方向上的分量α α α g : g = g sin 的作用產(chǎn)生偏移，使重力傳感器的輸出電壓發(fā)生變化。若重力傳感器在水平狀態(tài)下的輸出為0 V ，傾角為α 時(shí)的輸出為α V ，且在1g 加速度作用下的輸出為V ，則有：
0 V =V / g ×sinα ×1g +V α
即：
α = arcsin[(Vα −V0 ) /V ]
利用上式可以方便求得平面某一方向上的傾斜角。如果將兩個(gè)重力傳感器正交放置在平臺(tái)中心，則平臺(tái)在x 方向上傾斜角x α 和平臺(tái)在y 方向上傾斜角y α 為：
x arcsin[V( x V) /V] α = − ， arcsin[(V V ) /V ] y y α = −
根據(jù)這兩個(gè)方向上的傾斜角可以確定出平臺(tái)的橫向傾角和縱向傾角。
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