MEMS 是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家科技发展的关键技术。

MEMS 小讲堂共分为四节，由 ADI 亚太区微机电产品市场与应用经理赵延辉给大家分享四个关于 MEMS 的技术，从理论讲解到实际应用，深入洞悉，完美解决在利用 MEMS 传感器设计过程中遇到的挑战。

今天我们分享最后一节【MEMS 应用举例 – 倾角测量】，本节介绍了利用 MEMS 加速度计做倾角测量的一些应用场景，包括工业、医疗、通信和消费类领域，以及如何利用加速度计来实现倾角测量，影响测量精度的指标有哪些，对于不同的应用场景和目标，推荐的测量器件是什么。

之前我们分享了一期MEMS小讲堂，由 ADI 亚太区微机电产品市场与应用经理赵延辉为大家介绍了陀螺仪应用参数，受到了大家的一致好评，并且还有小伙伴表示想要迫不及待的了解加速度计。这不，你们想要的来了~

今天的 MEMS 小讲堂继续由赵延辉讲解，为大家介绍 MEMS加速度计工作原理。在本期视频中，赵延辉重点介绍了

加速度在生活中的现象，并基于生活中的加速度现象引申到 MEMS加速度计的工作原理；

胡克定律和牛顿第二定律，以及如果结合这两个定律来推导出加速度的测量方法；

芯片级加速度计的运动示意，以及它的一些设计方法，难点和信号链；

……

<p>专注于提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (<a href="https://www.mouser.com/">Mouser Electronics</a>) 即日起开始供应超低功耗的<a href="https://www.mouser.com/bosch/">Bosch</a&gt; <a href="https://www.mouser.com/bosch-sensortec-bma400/">BMA400</a>三轴加速度计。

导航和AHRS系统、机器健康状况检测的振动监控、基础设施的结构健康状况监控和平台稳定、井下定向钻探的倾斜监控、施工行业平路机和勘测设备的调平、吊车稳定系统吊杆倾角测量的高精度倾角计……

它们，都需要高性能 MEMS 加速度计来提供低成本解决方案！

一般，加速度计会经受不同幅度的振动，但上述这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正，这是高性能加速度计的一个重要指标。

<strong>本文将告诉你们——</strong>

✍ MEMS 加速度计中的振动校正是如何发生的？

✍ 测量振动校正需要知道的参数以及使用的技术。

作为案例研究，文中会讨论低噪声、低功耗加速度计 ADXL355 的振动校正。ps.低振动校正误差以及所有其他特性，使这款器件成为上述精密应用的理想之选。

<strong>振动校正的来源</strong>

<strong>倾角测量的典型应用</strong>

本文旨在探讨如何用组合器件一类的加速度计提高倾角测量的精度。在乘用车上，电动驻车制动器(EPB)被用于使汽车在平坦的分级道路上保持静止。这是通过用一个单轴或双轴加速度计测量倾角来实现的。一般做法是将一个X轴/Y轴或Z轴低g加速度计装在EPB控制单元中一个专门的模块中。现在，越来越多的汽车配有ESC（电子稳定控制）功能，在单个芯片中集成了组合式低g加速度计和陀螺仪。这样做是为了防止汽车侧滑和翻车；如今，ESC功能已经成为世界各国或地区法律的强制要求。如果通过组合器件（单芯片、组合式加速度计和陀螺仪）实现倾角测量，则不必在车上安装一个独立的EPB模块，结果可以大幅降低汽车的成本。由于组合器件通常用于ESC，所以并未针对倾角检测优化，并且通过组合器件测量倾角时，测量精度有时无法达到要求。由于组合器件是XY轴或XYZ轴，所以通常用X轴进行倾角测量，EPB模块中的部分传统型低-g加速度计使用的是Z轴，因为它是垂直安装在发动机舱里的。检测轴应该与重力垂直，才能取得更高的精度——我们稍后会讨论这一点。

<strong>简介</strong>

为应用选择最合适的加速度计可能并不容易，因为来自不同制造商的数据手册可能大相径庭，让人难以确定最为重要的技术指标是什么。在本文第二部分，我们将从可穿戴设备、状态监控和物联网应用的角度重点讨论各项关键技术指标和特性。

<strong>可穿戴设备</strong>

<strong>关键指标：</strong>低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。

用于电池供电型可穿戴应用的加速度计的关键指标是超低功耗（通常为μA级），以确保尽量延长电池寿命。其他关键指标是尺寸和集成的特性，比如备用ADC通道和深度FIFO，其作用是增进终端应用的电源管理和功能性。由于这些原因，可穿戴应用中通常采用MEMS加速度计。表1所示为部分生命体征监测(VSM)应用及其在具体应用中的对应设置。用于可穿戴应用的加速度计通常可以对运动分类；检测自由落体；测量运动是否存在以确定是使系统上电、关断还是休眠；辅助实现数据融合，供ECG和其他VSM测量使用。同样的加速度计也用在无线传感器网络和物联网应用中，因为它们具有超低功耗的特性。

表1. VSM可穿戴应用的运动检测要求

<strong>简介</strong>

加速度计能够测量加速度、倾斜、振动或冲击，因此适用于从可穿戴健身装置到工业平台稳定系统的广泛应用。市场上有成百上千的加速度计器件可供选择，其成本和性能各不相同。本文第一部分讨论设计人员需要知道的关键参数和特性，以及它们与倾斜和稳定应用的关系，从而帮助设计人员选择最合适的加速度计。第二部分将重点关注可穿戴设备、状态监控(CBM)和物联网应用。

最新MEMS电容式加速度计应用于传统上由压电加速度计和其他传感器主导的应用领域。新一代MEMS加速度计可为CBM、结构健康监控(SHM)、资产健康监控(AHM)、生命体征监测(VSM)和物联网无线传感器网络等应用提供解决方案。然而，在有如此多加速度计和如此多应用的情况下，选择合适的加速度计并非易事。

尚无行业标准界定加速度计属于何种类别。加速度计的一般分类及相应的应用如表1所示。所示的带宽和g值范围是加速度计用在所列终端应用中的典型值。

<strong>简介</strong>

MEMS加速度计终于达到了能够测量广泛机器平台振动的阶段。其最近的能力进步，加上MEMS加速度计已有的相对于传统振动传感器的诸多优势（尺寸、重量、成本、抗冲击性、易用性），促使一类新兴的状态监控(CBM)系统开始使用MEMS加速度计。结果，许多CBM系统架构师、开发者甚至其客户首次考虑使用此类传感器。他们面临的问题常常是如何快速了解评估MEMS加速度计功能的方法，以便在其机器平台上测量最重要的振动特性。这初看起来似乎很困难，因为MEMS加速度计数据手册表述最重要性能特性的方式常常不是开发人员所熟悉的。例如，许多人熟悉用线速度(mm/s)来量化振动，但大多数MEMS加速度计数据手册是用基于重力的加速度(g)来表达其性能指标。幸运的是，有一些简单的技术可用来将加速度转换为速度，以及估计加速度计关键特性（频率响应、测量范围、噪声密度）对重要系统级标准（带宽、平坦度、峰值振动、分辨率）的影响。

<strong>基本振动特性</strong>

ADXL372，是今年ADI为超低功耗、低g MEMS加速度计行列新添的成员，专为长期监控高价值资产的实际状况而设计。

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<strong>ADXL732</strong>

ADXL372以3200 Hz输出数据速率(ODR)工作时功耗为22 μA。ADXL372未对其前端周期供电以实现其低功耗操作，因此不会冒传感器输出混叠的风险。除了超低功耗以外，ADXL372还具有许多特性来实现冲击检测以及系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出先进先出(FIFO)、几个运动检测模式以及一种用于仅捕捉过阈值事件峰值加速度的方式。