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三轴加速度传感器原理

所属品牌:美国DYTRAN振动,加速度传感器 来源:深圳市现代豪方仪器仪表点击:1333次发布时间:2018-11-12

三轴加速度传感器原理


三轴加速度计它是基于加速度的基本原理去实现工作的。加速度是个空间矢量,一方面要准确了解物体的运动状态,必须测得其三个坐标轴上的分量;另一方面,在预先不知道物体运动方向的场合下,只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号。


由于三轴加速度传感器也是基于重力原理的,因此用三轴加速度传感器可以实现双轴正负90度或双轴0-360度的倾角,通过校正后期精度要高于双轴加速度传感器大于测量角度为60度的情况。


如果芯片水平静置,X、Y方向的重力分量为0g,而Z轴方向的重力分量为g。如下图所示,X=0;Y=0 Z=g

三轴加速度传感器原理
图1 芯片水平静置


如果各边与水平方向有一些夹角,则其图像如图2所示,X轴方向的加速度大小为Ax,其与水平线的夹角为α1,与重力加速度的夹角α;同理,Y轴方向的加速度为Ay,与水平线的加速度为 β1,与重力加速度g的夹角为β;Z轴方向的加速度为Az,与水平线的加速度为 γ1,与重力加速度g的夹角为γ。

三轴加速度传感器原理
图2 各边夹角


基于2中的夹角概念,它们的关系为α = 90度- α1, β = 90度- β1 , γ = 90度- γ1。


g在各轴方向上的分量为:Ax = gcosα, Ay = gcosβ , Az = gcosγ; 将3中数据代入得:Ax = gcosα = gcos(90度- α1) =gsinα1 , 同理 Ay = gsinβ1 , Az = gsin γ1。

三轴加速度传感器原理
如图3所示。


(其中各垂直虚线的大小为:g*g = Ax*Ax gcosα1*gcosα1, 则gcosα1 = squr(g*g - Ax*Ax) ,gcosβ1 =squr (g*g - Ay*Ay ),gcosγ1 =squr(g*g - Az*Az ))勾股定理和三角函数的应用.


其中 α1 、β1 、γ1分别是X、Y、Z轴和水平线的角速度值即弧度值(并不是我们所说的角度值),Ax 、Ay、Az是三个轴上的加速度值。


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