三軸加速度計

在空間飛行器的慣性測量系統、車輛船舶的傾斜測量、機器人的平衡姿態檢測、肢體姿態檢測等許多方面都需要測量物體的傾斜角。採用MEMS加速度傳感器來測量傾斜角角度，具有體積小、質量輕、成本低、不影響被測物體的機械機構的特點。 ^[1] 

加速度傳感器有多種實現方式，主要可分為壓電式、電容式及熱感應式三種，這三種技術各有其優缺點。以電容式三軸加速度計的技術原理為例。電容式加速度計能夠感測不同方向的加速度或振動等運動狀況。其主要為利用硅的機械性質設計出的可移動機構，機構中主要包括兩組硅梳齒，一組固定，另一組隨即運動物體移動；前者相當於固定的電極，後者的功能則是可移動電極。當可移動的梳齒產生了位移，就會隨之產生與位移成比例電容值的改變。

三軸加速度傳感器大多采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產生的加速度正比於電阻、電壓和電容的變化，通過相應的放大和濾波電路進行採集。這個和普通的加速度傳感器是基於同樣的原理，所以在一定的技術上三個單軸就可以變成一個三軸。對於多數的傳感器應用來看，兩軸的加速度傳感器已經能滿足多數應用。但是有些方面的應用還是集中在三軸加速度傳感器中例如在數採設備，貴重資產監測，碰撞監測，測量建築物振動，風機，風力渦輪機和其他敏感的大型結構振動。

三軸加速度計作為慣性導航系統的基本組成元件，被廣泛的應用於航空領域之中，其和系統控制器、處理器、存儲器之間的信號傳輸主要通過航天總線進行。Space Wire作為專為航天系統開發的標準規範，可以提高加速度計的傳輸速率，增強傳輸穩定性。 ^[2] 

三軸加速度傳感器的好處就是在預先不知道物體運動方向的場合下，只有應用三維加速度傳感器來檢測加速度信號。三維加速度傳感器具有體積小和重量輕特點，可以測量空間加速度，能夠全面準確反映物體的運動性質。

加速度傳感器在進入消費電子市場之前，實際上已被廣泛應用於汽車電子領域，主要集中在車身操控、安全系統和導航，典型的應用如汽車安全氣囊、ABS防抱死剎車系統、電子穩定程序、電控懸掛系統等。車身安全越來越得到人們的重視，汽車中安全氣囊的數量越來越多，相應對傳感器的要求也越來越嚴格。整個氣囊控制系統包括車身外的衝擊傳感器、安置於車門、車頂，和前後座等位置的加速度傳感器、電子控制器，以及安全氣囊等。電子控制器通常為16位或32位MCU，當車身受到撞擊時，衝擊傳感器會在幾微秒內將信號發送至該電子控制器。隨後電子控制器會立即根據碰撞的強度、乘客數量及座椅/安全帶的位置等參數，配合分佈在整個車廂的傳感器傳回的數據進行計算和做出相應評估，並在最短的時間內通過電爆驅動器啓動安全氣囊保證乘客的生命安全。

除了車身安全系統這類重要應用以外，加速度傳感器在導航系統中的也在扮演重要角色。專家預測便攜式導航設備（PND）將成為中國市場的熱點，其主要利於GPS衞星信號實現定位。而當PND進入衞星信號接收不良的區域或環境中就會因失去信號而喪失導航功能。基於MEMS技術的三軸加速度傳感器配合陀螺儀或電子羅盤等元件一起可創建方位推算系統，對GPS系統實現互補性應用。

由於海量數據對存儲方面的需求，硬盤和光驅等元器件被廣泛應用到筆記本電腦、手機、數碼相機/攝相機、便攜式DVD機、PMP等設備中。便攜式設備由於其應用場合的原因，經常會意外跌落或受到碰撞，而造成對內部元器件的巨大沖擊。

為了使設備以及其中數據免受損傷，越來越多的用户對便攜式設備的抗衝擊能力提出要求。一般便攜式產品的跌落高度為1.2~1.3米，其在撞擊大理石質地面時會受到約50KG的衝擊力。雖然良好的緩衝設計可由設備外殼或PCB板來分解大部分衝擊力，但硬盤等高速旋轉的器件卻在此類衝擊下顯得十分脆弱。如果在硬盤中內置3軸加速度傳感器，當跌落髮生時，系統會檢測到加速的突然變化，並執行相應的自我保護操作，如關閉抗震性能差的電子或機械器件，從而避免其受損，或發生硬盤磁頭損壞或刮傷盤片等可能造成數據永久丟失的情況。

三軸加速度傳感器為傳統消費及手持電子設備實現了革命性的創新空間。其可被安裝在遊戲機手柄上，作為用户動作採集器來感知其手臂前後、左右，和上下等的移動動作，並在遊戲中轉化為虛擬的場景動作如揮拳、揮球拍、跳躍、甩魚竿等，把過去單純的手指運動變成真正的肢體和身體的運動，實現比以往按鍵操作所不能實現的臨場遊戲感和參與感。