加速度传感器的工作原理
什么是传感器？
传感器本质上是一种可以“转换物理量的器件或装置”。为了获取检测和控制用的信息，需要将物体的状态、性质、物理变化量等转换成电量等，并需要使用各种物理定律来进行物理量转换。传感器检测并转换的具有代表性的物理量包括温度、光、颜色、压力、磁力和加速度等。另外，很多传感器是物理传感器和化学传感器。近年来，使用生物传感器检测有机物质的应用也越来越广泛。
典型传感器示例
最简单的传感器仅由敏感元件组成。敏感元件是一种可以将物理量转换为电量的元件。要使用敏感元件，还需要能够高精度地捕捉微小信号并进行数字化处理的信号处理电路。近年来的主流产品主要是集成了敏感元件和信号处理电路等的传感器模块，而传感器模块常常被简称为“传感器”。此外，将具有显示器和通信功能的单元称为“传感器”的情况也并不少见，因此提起传感器，从广义上看其实包含着多种产品形态。
目前，输出数字信号的传感器越来越多，但敏感元件输出的基本上是电压或电流的模拟量，而且大多是微小信号。要想利用这些信号，就需要先进的模拟和数字处理技术。传感技术包括检测某种现象用的敏感元件的研发、以及高精度处理传感器信号的模拟前端（利用放大器、滤波器、AD转换器等器件来调整模拟信号的电路）的开发设计，是工业控制领域的核心技术之一。在工业控制领域，来自传感器的信息主要作为系统的一部分发挥作用，比如传感器信息经过计算机处理后被用于系统的闭环控制等应用。
而在物联网领域，由于传感器的应用范围很广，因此对传感器的要求也是多样化的。当然，像工业控制领域一样需要高级传感技术的应用还有很多，比如将温度等相对简单的数据视情况直接发送到云端，并从所积累的大量数据中分析征兆和趋势等，这类用作单一的数据采集设备的应用案例也越来越多。因此，目前对传感器的要求不仅限于性能，还包括便于开发和设计、以及小型和轻量化等重要因素。
什么是加速度传感器
“加速度”是指单位时间内的速度，测量这种加速度的传感器即是“加速度传感器”。通过测量加速度，可以检测物体的运动、倾斜、振动等变化的程度。
加速度相关的单位主要有三个：
SI单位制的m/s2（米每二次方秒）
MKS单位制的G：标准重力加速度（1G＝9.80665 m/s2）
CGS单位制的Gal（伽）：地震加速度（100 Gal＝1 m/s2）
加速度传感器的工作原理
下图是加速度传感器的常见检测方式示意图。如图所示，当使箱子移动（例如向左上方移动）时，也就是发生加速度时，与弹簧连接的质量块的位置将会发生改变，通过捕捉这种位置变化来推导出加速度。
右图表示通过质量块位置检测倾斜角度的原理。给实际的静止状态施加1G的重力。当箱子倾斜时，质量块的位置发生变化，由于重力方向已知，因此可以检测出倾斜角度。
加速度传感器的轴
加速度传感器有“轴”的概念。例如，三轴加速度传感器可以检测X、Y和Z轴（方向）的G，通俗地讲，可以检测上、下、前、后、左、右的G。具体所需的轴数会因用途而异，近年来，可以掌握三维状态的三轴加速度传感器应用很广泛。三轴加速度传感器是一种将三个分别用来测量三个方向上的G的传感器集于一体的传感器。
在前面用于介绍工作原理的示意图中，弹簧在X、Y和Z方向上，所以是三轴的传感器。下面是使用三轴加速度传感器进行倾斜检测的示例。通过该示例应该可以理解“轴”的概念。
这是使Y轴水平固定、使传感器旋转时的情况。此时变化的是X和Z轴。图中已将X和Z轴变化时的传感器输出以电压值的形式绘制成曲线图。当从水平状态（0度/0g）旋转90度时，X轴输出Vx为+1g，再继续旋转+90度，变为+180度（翻转后水平）时，X轴输出Vx变为0g。当然，Y轴输出Vy保持0g不变。Z轴输出Vz为90度的相位差。
要想求出倾斜角θ，如图所示，假设合成向量|G|＝A，则G＝（Vx, Vy, Vz）＝（A sinθ, 0, A cosθ）。
来源：罗姆
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