加速度計(jì)是一種慣性傳感器，能夠測(cè)量物體的加速力。加速力就是當(dāng)物體在加速過程受到的力，就比如地球引力。加速力可以是個(gè)常量比如mg也可以是變量。由于采用了微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，其尺寸大大的縮小了可以應(yīng)用在生活、工業(yè)、軍工、航天等各種領(lǐng)域，因?yàn)镸EMS加速度計(jì)具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點(diǎn)所以越來越多的應(yīng)用在各行各業(yè)。技術(shù)成熟的MEMS加速度計(jì)分為三種：壓電式、容感式、熱感式。?壓電式MEMS加速度計(jì)運(yùn)用的是壓電效應(yīng)，在其內(nèi)部有一個(gè)剛體支撐的質(zhì)量塊，有運(yùn)動(dòng)的情況下質(zhì)量塊會(huì)產(chǎn)生壓力，剛體產(chǎn)生應(yīng)變，把加速度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出。容感式MEMS加速度計(jì)內(nèi)部也存在一個(gè)質(zhì)量塊，從單個(gè)單元來看，它是標(biāo)準(zhǔn)的平板電容器。加速度的變化帶動(dòng)活動(dòng)質(zhì)量塊的移動(dòng)從而改變平板電容兩極的間距和正對(duì)面積，通過測(cè)量電容變化量來計(jì)算加速度。熱感式MEMS加速度計(jì)內(nèi)部沒有任何質(zhì)量塊，它的中央有一個(gè)加熱體，周邊是溫度傳感器，里面是密閉的氣腔。

工作時(shí)在加熱體的作用下，氣體在內(nèi)部形成一個(gè)熱氣團(tuán)，熱氣團(tuán)的比重和周圍的冷氣是有差異的，通過慣性熱氣團(tuán)的移動(dòng)形成的熱場(chǎng)變化讓感應(yīng)器感應(yīng)到加速度值。?由于壓電式MEMS加速度計(jì)內(nèi)部有剛體支撐的存在，通常情況下，壓電式MEMS加速度計(jì)只能感應(yīng)到“動(dòng)態(tài)”加速度，而不能感應(yīng)到“靜態(tài)”加速度，也就是我們所說的重力加速度。而容感式和熱感式既能感應(yīng)“動(dòng)態(tài)”加速度，又能感應(yīng)“靜態(tài)”加速度。

MEMS工藝技術(shù)的投資與設(shè)計(jì)創(chuàng)新相結(jié)合，大大提高了MEMS的性能，足以使MEMS成為更廣泛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用的可行選擇。與諧振頻率高達(dá)50千赫，和噪聲密度水平下降到25μ加速度計(jì)克 √Hz的是現(xiàn)在可以對(duì)專門的MEMS結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)。信號(hào)調(diào)理電子設(shè)備的精心設(shè)計(jì)充分利用了這些新型加速度計(jì)的低布朗運(yùn)動(dòng)噪聲。為了評(píng)估最新的MEMS加速度計(jì)是否適用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用，測(cè)量與市售的PZT型狀態(tài)監(jiān)測(cè)加速度計(jì)并行進(jìn)行。為了確保兩個(gè)傳感器具有相似的質(zhì)量并受到相同的刺激，MEMS傳感器被粘附到PZT傳感器的外殼上。MEMS加速度計(jì)的單電源模擬輸出直接輸入到與PZT傳感器相同的數(shù)據(jù)記錄器的模擬輸入通道。數(shù)據(jù)采集儀器(DAQ)被用作這些實(shí)驗(yàn)的采集系統(tǒng)。

MEMS加速度計(jì)(Micro-Electro-Mechanical Systems Accelerometer)是一種微型加速度傳感器，采用微納技術(shù)制造。它能夠測(cè)量物體在三個(gè)方向上的加速度，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。MEMS加速度計(jì)被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如移動(dòng)設(shè)備(如智能手機(jī)和平板電腦)、汽車安全系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)追蹤器等。

MEMS加速度計(jì)基于微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制造，利用微小的物理結(jié)構(gòu)來感知和測(cè)量加速度。下面將介紹兩種常見的MEMS加速度計(jì)工作原理：壓電效應(yīng)和電容效應(yīng)。壓電式MEMS加速度計(jì)利用壓電材料的特性。壓電材料具有特定的晶格結(jié)構(gòu)，在受到外力(例如加速度)作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生電荷的極化。該極化電荷可以通過電極收集，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。壓電式MEMS加速度計(jì)通常由一個(gè)靜電質(zhì)量塊(mass)和一對(duì)壓電材料構(gòu)成。當(dāng)傳感器受到加速度作用時(shí)，靜電質(zhì)量塊會(huì)發(fā)生相對(duì)于傳感器結(jié)構(gòu)的位移。位移導(dǎo)致壓電材料被壓縮或拉伸，從而產(chǎn)生極化電荷。這些電荷通過電極收集，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。

電容式MEMS加速度計(jì)利用電容效應(yīng)來測(cè)量加速度。它由一個(gè)固定平板和一個(gè)可移動(dòng)平板組成，兩者之間形成一個(gè)微小的電容。當(dāng)傳感器受到加速度作用時(shí)，可移動(dòng)平板會(huì)發(fā)生相對(duì)于固定平板的位移，改變了電容間的距離。當(dāng)位移發(fā)生時(shí)，電容值也會(huì)隨之變化。通過測(cè)量電容的變化，就可以推斷出物體所受的加速度。通常，電容式MEMS加速度計(jì)采用差分電容模式，即通過比較受力平板與參考平板間的差異來測(cè)量加速度。

MEMS加速度計(jì)基于微機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制造，主要利用兩種工作原理：?壓電效應(yīng)?和?電容效應(yīng)?。

?壓電效應(yīng)?：利用壓電材料的特性，當(dāng)傳感器受到加速度作用時(shí)，壓電材料會(huì)產(chǎn)生極化電荷，這些電荷通過電極收集并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)?。

?電容效應(yīng)?：通過測(cè)量電容的變化來感知加速度。當(dāng)傳感器受到加速度作用時(shí)，可移動(dòng)平板發(fā)生位移，改變電容值，從而測(cè)量加速度?。

MEMS加速度計(jì)具有以下特點(diǎn)：

?體積小、重量輕?：適合嵌入各種便攜式設(shè)備中。功耗低?：適合長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。?高精度?：能夠提供準(zhǔn)確的加速度測(cè)量結(jié)果。?抗振動(dòng)和抗沖擊性能好?：適用于各種惡劣環(huán)境條件?。

MEMS加速度計(jì)在多個(gè)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用：?移動(dòng)設(shè)備?：如智能手機(jī)、平板電腦和手持游戲機(jī)，用于自動(dòng)旋轉(zhuǎn)屏幕、運(yùn)動(dòng)感應(yīng)游戲、步數(shù)計(jì)數(shù)器等功能?。?汽車安全系統(tǒng)?：檢測(cè)車輛碰撞或急剎車等情況?。?運(yùn)動(dòng)追蹤器?：用于高強(qiáng)度沖擊感應(yīng)和運(yùn)動(dòng)追蹤?。