作為ADI公司緊湊的低成本、重力敏感型iMEMS ®加速度計(jì)的應(yīng) 用支持工程師，我們有機(jī)會(huì)聽(tīng)到許多有關(guān)如何運(yùn)用加速度計(jì)的創(chuàng) 意想法，但有些想法違背了物理定律！我們依據(jù)實(shí)現(xiàn)這些想法的可能性，非正式地對(duì)其中一些予以評(píng)定：

• 現(xiàn)實(shí)——切實(shí)可行，目前并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用。

• 幻想——如果我們有更先進(jìn)的技術(shù)就可能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。

• 想入非非——我們能想到的任何實(shí)際實(shí)施方案將會(huì)違背物 理定律。

洗衣機(jī)負(fù)荷平衡。洗衣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)荷不平衡將導(dǎo)致洗衣機(jī) 搖晃，如果不加以限制，洗衣機(jī)甚至能在地板上"走動(dòng)"起來(lái)。利用加速度計(jì)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)期間的加速度。如果存在不平衡，洗衣機(jī)將來(lái)回抖動(dòng)滾筒以重新分布負(fù)荷，直至負(fù)荷達(dá)到平衡為止。

現(xiàn)實(shí)。負(fù)荷平衡更佳時(shí)，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(guò)程能效更高，這可是當(dāng)今大力倡導(dǎo)的事情！還有一個(gè)好處是滾筒運(yùn)動(dòng)減震所需的機(jī)械部件將更少，使得整體系統(tǒng)更輕，成本更低。如果實(shí)施得當(dāng)，馬達(dá)的峰值負(fù)荷更低，傳動(dòng)和軸承系統(tǒng)的使用壽命將得以延長(zhǎng)。這項(xiàng)應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

機(jī)械健康狀況監(jiān)控。許多行業(yè)按照預(yù)防性維修日程計(jì)劃更換或徹底檢修機(jī)械設(shè)備，尤其在人們無(wú)法容忍無(wú)計(jì)劃停機(jī)的應(yīng)用中。因 此，許多行業(yè)經(jīng)常過(guò)早地花費(fèi)巨資改造尚有很長(zhǎng)使用壽命的機(jī) 械。將加速度計(jì)嵌入軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，就可以延長(zhǎng)其使用壽命，而不用擔(dān)心突發(fā)故障。加速度計(jì)通過(guò)檢測(cè)軸承或其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)，確定其工作狀況。

現(xiàn)實(shí)。利用軸承的振動(dòng)"特征"來(lái)確定其狀況是業(yè)界公認(rèn)且成熟的設(shè)備維護(hù)方法，但為了獲得精確結(jié)果，需要較寬的測(cè)量帶寬。在ADXL001推出之前，加速度計(jì)和相關(guān)信號(hào)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(hào)調(diào)理功能的ADXL001已成為低成本軸承維護(hù)應(yīng)用的理想之選。

自動(dòng)校平。加速度計(jì)測(cè)量大型機(jī)器或活動(dòng)房屋等物體的絕對(duì)傾斜 度。微控制器利用該傾斜信息自動(dòng)校平物體。

介于現(xiàn)實(shí)和幻想之間（取決于應(yīng)用）。自動(dòng)校平是一項(xiàng)要求極高 的應(yīng)用，要求絕對(duì)精確。表面微加工加速度計(jì)具有極高的分辨率，但高精度（優(yōu)于 1°傾斜度）的絕對(duì)傾斜度測(cè)量對(duì)溫度穩(wěn)定性和遲 滯性能的要求極高，采用當(dāng)今的表面微加工加速度計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于溫度范圍適中的應(yīng)用，ADXL203等高穩(wěn)定性加速度計(jì)可以 勝任。對(duì)于寬溫度范圍、絕對(duì)精度要求在±5°以內(nèi)的應(yīng)用，這些 加速度計(jì)也能處理。但是，要在寬溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更精確的校平，則需要外部溫度補(bǔ)償。即使利用外部溫度補(bǔ)償，仍然難以實(shí)現(xiàn)優(yōu) 于±0.5°傾斜度的絕對(duì)精度。有些應(yīng)用目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

手機(jī)的人機(jī)界面。微控制器借助加速度計(jì)識(shí)別用戶手勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的單手控制。

現(xiàn)實(shí)。手機(jī)屏幕占用了控制區(qū)域的大部分可用面積。手機(jī)制造商可以將加速度計(jì)用于用戶界面功能，以便增加"無(wú)按鈕"特性， 例如單振/雙振（模擬鼠標(biāo)單擊/雙擊）、屏幕旋轉(zhuǎn)、傾斜控制的 滾動(dòng)、基于方向的振鈴控制等。此外，手機(jī)制造商可以利用加速度計(jì)改善導(dǎo)航功能的精度和使用性能，以及開(kāi)發(fā)其它新應(yīng)用。這項(xiàng)應(yīng)用目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

汽車報(bào)警。加速度計(jì)檢測(cè)汽車是否被頂起或被拖車抓起，如果是則報(bào)警。

現(xiàn)實(shí)。最常見(jiàn)的偷車手法之一是直接用拖車拖走。傳統(tǒng)的汽車報(bào)警對(duì)此無(wú)能為力。沖擊檢測(cè)器無(wú)法測(cè)量?jī)A斜度的變化，點(diǎn)火禁用系統(tǒng)也不起作用。本應(yīng)用利用ADXL213的高分辨率能力。如果 加速度計(jì)測(cè)量到傾斜度變化超過(guò)每分鐘 0.5°，汽車就發(fā)出警報(bào)——但愿能嚇跑竊賊。這需要良好的溫度穩(wěn)定性，沒(méi)有人希望自 己的汽車因?yàn)樘鞖庾兓l(fā)出警報(bào)，因此高度穩(wěn)定的ADXL213 可謂理想選擇。這項(xiàng)應(yīng)用目前已在OEM和售后汽車防盜系統(tǒng)中實(shí) 現(xiàn)。

滑雪板固定器。加速度計(jì)測(cè)量總沖擊能量和"特征"，確定是否應(yīng)當(dāng)松開(kāi)固定器。

幻想。機(jī)械式滑雪板固定器已經(jīng)高度先進(jìn)，但性能受限。如果能測(cè)量滑雪者所感受到的實(shí)際沖擊力，就能精確判定是否應(yīng)當(dāng)松開(kāi) 固定器。智能系統(tǒng)可以考慮每個(gè)人的能力和生理狀況。這是一項(xiàng) 實(shí)用的加速度計(jì)應(yīng)用，但目前的電池技術(shù)不敷所需。等到將來(lái)開(kāi)發(fā)出小而輕且在低溫下保持良好性能的電池時(shí)，這項(xiàng)應(yīng)用就能變成現(xiàn)實(shí)。

個(gè)人導(dǎo)航。本應(yīng)用通過(guò)航位推算法確定位置（利用加速度對(duì)時(shí)間 的二重積分確定實(shí)際位置）。

想入非非。加速度測(cè)量結(jié)果中的小誤差日積月累，將導(dǎo)致長(zhǎng)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(shí)地重新設(shè)定實(shí)際位置，誤差將變得十分巨大。這與簡(jiǎn)單地將 電容放在運(yùn)算放大器上來(lái)構(gòu)建積分器類似。即使將來(lái)加速度計(jì)的精度能夠比現(xiàn)在高出十倍或百倍，最終仍然會(huì)產(chǎn)生巨大誤差，只是所需時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)。

加速度計(jì)可以結(jié)合GPS導(dǎo)航系統(tǒng)使用，在GPS信號(hào)短暫不可用時(shí)提供服務(wù)。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(shí)，每走一步，身體都會(huì)上下運(yùn)動(dòng)。加速度計(jì)可以用來(lái)制作高度精確的計(jì)步器，其測(cè)量步行距離的精度可達(dá)±1%以內(nèi)。

重低音伺服控制。將加速度計(jì)安裝在重低音喇叭上，以便提供位置反饋，進(jìn)而通過(guò)伺服方法消除失真。

現(xiàn)實(shí)。目前市場(chǎng)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(guò)電 子方式降低揚(yáng)聲器/音箱系統(tǒng)的Q，從而允許使用更小的音箱，詳見(jiàn)揚(yáng)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(yáng)聲器喇叭上之后， 并不會(huì)顯著改變整體聲學(xué)特征。

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

現(xiàn)實(shí)。走路時(shí)，一般先抬腳，使腿部前移，然后落下，向后推腿部。加速度計(jì)戴在小腿或腳上的某個(gè)位置，以便檢測(cè)腿的位置。然后通過(guò)電子方式刺激適當(dāng)?shù)募∪猓鼓_根據(jù)需要而屈伸。

這是微加工加速度計(jì)使一項(xiàng)產(chǎn)品切實(shí)可行的范例。早期型號(hào)使用 液體傾斜傳感器或活動(dòng)滾珠軸承（用作開(kāi)關(guān)）來(lái)確定腿的位置。 液體傾斜傳感器的問(wèn)題在于液體會(huì)晃動(dòng)，因此只能慢速步行。在山路上行走時(shí)，很容易迷惑滾珠軸承開(kāi)關(guān)。加速度計(jì)則是測(cè)量腿 后移與腿前移之間的差別，因此山路無(wú)法愚弄該系統(tǒng)，而且也不 存在液體晃動(dòng)問(wèn)題。加速度計(jì)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(xiàng)應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

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

想入非非。雖然加速度計(jì)可以毫無(wú)困難地拾取車廂內(nèi)的振動(dòng)，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(gè)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(huì)增加。

結(jié)束語(yǔ)

表面微加工加速度計(jì)具有高靈敏度、小尺寸、低成本、封裝結(jié)實(shí) 等特點(diǎn)，能夠測(cè)量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加速力，因而使眾多新型應(yīng)用得以 實(shí)現(xiàn)。其中有許多應(yīng)用并不屬于加速度計(jì)的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍，超出了人們的預(yù)期。現(xiàn)在看來(lái)，設(shè)計(jì)人員的想象力似乎才是潛在應(yīng)用范圍的限制因素，但有時(shí)候，設(shè)計(jì)人員也會(huì)想象過(guò)頭！性能的不斷改進(jìn)將催生越來(lái)越多的應(yīng)用，但對(duì)那些違背物理定律的所謂"解決方案"最好敬而遠(yuǎn)之。