作為ADI公司緊湊的低成本、重力敏感型iMEMS ®加速度計的應 用支持工程師，我們有機會聽到許多有關(guān)如何運用加速度計的創(chuàng) 意想法，但有些想法違背了物理定律！我們依據(jù)實現(xiàn)這些想法的可能性，非正式地對其中一些予以評定：

• 現(xiàn)實——切實可行，目前并已經(jīng)實現(xiàn)的實際應用。

• 幻想——如果我們有更先進的技術(shù)就可能實現(xiàn)的應用。

• 想入非非——我們能想到的任何實際實施方案將會違背物 理定律。

洗衣機負荷平衡。洗衣機高速旋轉(zhuǎn)時，負荷不平衡將導致洗衣機 搖晃，如果不加以限制，洗衣機甚至能在地板上"走動"起來。利用加速度計檢測旋轉(zhuǎn)期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機將來回抖動滾筒以重新分布負荷，直至負荷達到平衡為止。

現(xiàn)實。負荷平衡更佳時，旋轉(zhuǎn)速度可以更快，從而將更多水從衣服中甩出，使甩干過程能效更高，這可是當今大力倡導的事情！還有一個好處是滾筒運動減震所需的機械部件將更少，使得整體系統(tǒng)更輕，成本更低。如果實施得當，馬達的峰值負荷更低，傳動和軸承系統(tǒng)的使用壽命將得以延長。這項應用已經(jīng)實現(xiàn)。

機械健康狀況監(jiān)控。許多行業(yè)按照預防性維修日程計劃更換或徹底檢修機械設(shè)備，尤其在人們無法容忍無計劃停機的應用中。因 此，許多行業(yè)經(jīng)常過早地花費巨資改造尚有很長使用壽命的機 械。將加速度計嵌入軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，就可以延長其使用壽命，而不用擔心突發(fā)故障。加速度計通過檢測軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動，確定其工作狀況。

現(xiàn)實。利用軸承的振動"特征"來確定其狀況是業(yè)界公認且成熟的設(shè)備維護方法，但為了獲得精確結(jié)果，需要較寬的測量帶寬。在ADXL001推出之前，加速度計和相關(guān)信號調(diào)理設(shè)備的成本非常高。現(xiàn)在，具有寬帶寬(22 kHz)和內(nèi)部信號調(diào)理功能的ADXL001已成為低成本軸承維護應用的理想之選。

自動校平。加速度計測量大型機器或活動房屋等物體的絕對傾斜 度。微控制器利用該傾斜信息自動校平物體。

介于現(xiàn)實和幻想之間（取決于應用）。自動校平是一項要求極高 的應用，要求絕對精確。表面微加工加速度計具有極高的分辨率，但高精度（優(yōu)于 1°傾斜度）的絕對傾斜度測量對溫度穩(wěn)定性和遲 滯性能的要求極高，采用當今的表面微加工加速度計無法實現(xiàn)。對于溫度范圍適中的應用，ADXL203等高穩(wěn)定性加速度計可以 勝任。對于寬溫度范圍、絕對精度要求在±5°以內(nèi)的應用，這些 加速度計也能處理。但是，要在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)更精確的校平，則需要外部溫度補償。即使利用外部溫度補償，仍然難以實現(xiàn)優(yōu) 于±0.5°傾斜度的絕對精度。有些應用目前已經(jīng)實現(xiàn)。

手機的人機界面。微控制器借助加速度計識別用戶手勢，從而實現(xiàn)對移動設(shè)備的單手控制。

現(xiàn)實。手機屏幕占用了控制區(qū)域的大部分可用面積。手機制造商可以將加速度計用于用戶界面功能，以便增加"無按鈕"特性， 例如單振/雙振（模擬鼠標單擊/雙擊）、屏幕旋轉(zhuǎn)、傾斜控制的 滾動、基于方向的振鈴控制等。此外，手機制造商可以利用加速度計改善導航功能的精度和使用性能，以及開發(fā)其它新應用。這項應用目前已經(jīng)實現(xiàn)。

汽車報警。加速度計檢測汽車是否被頂起或被拖車抓起，如果是則報警。

現(xiàn)實。最常見的偷車手法之一是直接用拖車拖走。傳統(tǒng)的汽車報警對此無能為力。沖擊檢測器無法測量傾斜度的變化，點火禁用系統(tǒng)也不起作用。本應用利用ADXL213的高分辨率能力。如果 加速度計測量到傾斜度變化超過每分鐘 0.5°，汽車就發(fā)出警報——但愿能嚇跑竊賊。這需要良好的溫度穩(wěn)定性，沒有人希望自 己的汽車因為天氣變化而發(fā)出警報，因此高度穩(wěn)定的ADXL213 可謂理想選擇。這項應用目前已在OEM和售后汽車防盜系統(tǒng)中實 現(xiàn)。

滑雪板固定器。加速度計測量總沖擊能量和"特征"，確定是否應當松開固定器。

幻想。機械式滑雪板固定器已經(jīng)高度先進，但性能受限。如果能測量滑雪者所感受到的實際沖擊力，就能精確判定是否應當松開 固定器。智能系統(tǒng)可以考慮每個人的能力和生理狀況。這是一項 實用的加速度計應用，但目前的電池技術(shù)不敷所需。等到將來開發(fā)出小而輕且在低溫下保持良好性能的電池時，這項應用就能變成現(xiàn)實。

個人導航。本應用通過航位推算法確定位置（利用加速度對時間 的二重積分確定實際位置）。

想入非非。加速度測量結(jié)果中的小誤差日積月累，將導致長期積 分結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。二重積分將加劇誤差(t2)。如果不采取措施不時地重新設(shè)定實際位置，誤差將變得十分巨大。這與簡單地將 電容放在運算放大器上來構(gòu)建積分器類似。即使將來加速度計的精度能夠比現(xiàn)在高出十倍或百倍，最終仍然會產(chǎn)生巨大誤差，只是所需時間長一點。

加速度計可以結(jié)合GPS導航系統(tǒng)使用，在GPS信號短暫不可用時提供服務。較短的積分周期（一分鐘左右）可以獲得令人滿意的 結(jié)果，而且巧妙的算法可以利用替代方法提供良好的精度。例如 在步行時，每走一步，身體都會上下運動。加速度計可以用來制作高度精確的計步器，其測量步行距離的精度可達±1%以內(nèi)。

重低音伺服控制。將加速度計安裝在重低音喇叭上，以便提供位置反饋，進而通過伺服方法消除失真。

現(xiàn)實。目前市場上已有多種帶伺服控制的有源重低音音箱。伺服 控制可以大大降低諧波失真和功率壓縮。伺服控制也可以通過電 子方式降低揚聲器/音箱系統(tǒng)的Q，從而允許使用更小的音箱，詳見揚聲器失真降低（Richard A. Greiner和Travis M. Sims, Jr., JAES Vol. 32, No. 12）。ADXL193小而輕，加到揚聲器喇叭上之后， 并不會顯著改變整體聲學特征。

神經(jīng)肌肉刺激器。本應用可以在適當?shù)臅r候刺激肌肉，以幫助對小腿肌肉失去控制的人走路。

現(xiàn)實。走路時，一般先抬腳，使腿部前移，然后落下，向后推腿部。加速度計戴在小腿或腳上的某個位置，以便檢測腿的位置。然后通過電子方式刺激適當?shù)募∪?，使腳根據(jù)需要而屈伸。

這是微加工加速度計使一項產(chǎn)品切實可行的范例。早期型號使用 液體傾斜傳感器或活動滾珠軸承（用作開關(guān)）來確定腿的位置。 液體傾斜傳感器的問題在于液體會晃動，因此只能慢速步行。在山路上行走時，很容易迷惑滾珠軸承開關(guān)。加速度計則是測量腿 后移與腿前移之間的差別，因此山路無法愚弄該系統(tǒng)，而且也不 存在液體晃動問題。加速度計功耗很低，系統(tǒng)可以采用小型鋰電 池工作，使得最終封裝產(chǎn)品并不顯眼。這項應用已經(jīng)實現(xiàn)。

汽車噪聲消除。加速度計檢測車廂內(nèi)的低頻振動，消除噪聲系統(tǒng)利用立體聲系統(tǒng)中的揚聲器消除該振動。

想入非非。雖然加速度計可以毫無困難地拾取車廂內(nèi)的振動，但消除噪聲在很大程度上取決于相位。雖然我們可以消除某個位置 的噪聲（例如駕駛員頭部周圍），但其它位置的噪聲可能會增加。

結(jié)束語

表面微加工加速度計具有高靈敏度、小尺寸、低成本、封裝結(jié)實 等特點，能夠測量靜態(tài)和動態(tài)加速力，因而使眾多新型應用得以 實現(xiàn)。其中有許多應用并不屬于加速度計的傳統(tǒng)應用范圍，超出了人們的預期。現(xiàn)在看來，設(shè)計人員的想象力似乎才是潛在應用范圍的限制因素，但有時候，設(shè)計人員也會想象過頭！性能的不斷改進將催生越來越多的應用，但對那些違背物理定律的所謂"解決方案"最好敬而遠之。