三軸加速度傳感器是加速度傳感器中用來(lái)測(cè)量空間加速度的傳感器，即測(cè)量物體在空間中速度變化的快慢，三軸加速度傳感器與單軸、兩軸加速度傳感器在測(cè)量原理上沒(méi)有差別，他們的主要差別在于測(cè)量的維度不同，三軸加速度傳感器主要是將空間加速度在X、Y、Z三個(gè)軸上進(jìn)行分解，在一定的技術(shù)上三個(gè)單軸就可以變成一個(gè)三軸。
一、三軸加速度傳感器的類型、原理與特點(diǎn)
根據(jù)加速度傳感器的實(shí)現(xiàn)原理，目前加速度傳感器主要的類型有：壓阻式、壓電式、電容式三種，他們是將待測(cè)量物體的加速度轉(zhuǎn)化為傳感單元的電阻/電壓/電容的變化，再通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將傳感單元的變化數(shù)值轉(zhuǎn)化為電壓值，接著進(jìn)行信號(hào)相應(yīng)的放大以及濾波處理，將模擬量處理為合適的穩(wěn)定的輸出信號(hào)，此時(shí)輸出的信號(hào)為電壓值，最后通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
壓阻式加速度傳感器是電阻性，呈現(xiàn)低阻抗，具有頻率響應(yīng)特性好、測(cè)量方法易行、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是溫度效應(yīng)嚴(yán)重、靈敏度低；壓電式加速度傳感器是電容性的，高阻抗，它的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬、靈敏度高、訊噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和重量輕等。缺點(diǎn)是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來(lái)克服這一缺陷；電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、分辨率高、溫度穩(wěn)定性好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng)，缺點(diǎn)是輸出阻抗高，負(fù)載能力差。
加速度傳感器根據(jù)輸出信號(hào)的不同，可分為：模擬式和數(shù)字式兩種，兩者的區(qū)別在于，模擬式輸出值為電壓，數(shù)字式輸出值為數(shù)字信號(hào)，在具體的應(yīng)用中模擬式傳感器還需要加入數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC），但模擬式則已經(jīng)集成了ADC電路，可直接通過(guò)通訊接口（SPI、I2C等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在智能程度上數(shù)字式明顯優(yōu)于模擬式，但是高質(zhì)量的ADC轉(zhuǎn)換器價(jià)格昂貴甚至可能超出傳感器部分的售格。
三軸加速度傳感器的特點(diǎn)是能夠在預(yù)先不知道物體運(yùn)動(dòng)方向的場(chǎng)合下，準(zhǔn)確且全面的測(cè)量出物體的空間加速度，并且體積?。ǔＲ姷陌宄叽缭冢?/4mm x 3/4/5mm不等），質(zhì)量輕。如下為三軸傳感器的一些常見參數(shù)介紹：
靈敏度
與ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）等級(jí)相關(guān)，單位：mv/g（模擬式）或g(數(shù)字式)，g代表重力加速度：9.8m/s2
解析度
表示了輸入?yún)?shù)的最小增量。
測(cè)量范圍
表示傳感器所能測(cè)量加速度的最大、最小值。
二、三軸加速度傳感器的應(yīng)用
常見應(yīng)用領(lǐng)域——
1.汽車電子領(lǐng)域
以車身安全系統(tǒng)為例，當(dāng)車身受到撞擊時(shí)，沖擊傳感器會(huì)在幾微秒內(nèi)將信號(hào)發(fā)送至該電子控制器。隨后電子控制器會(huì)立即根據(jù)碰撞的強(qiáng)度、乘客數(shù)量及座椅/安全帶的位置等參數(shù)，配合分布在整個(gè)車廂的傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和做出相應(yīng)評(píng)估，并在最短的時(shí)間內(nèi)通過(guò)電爆驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)安全氣囊保證乘客的生命安全。
2.便攜式設(shè)備的抗沖擊防護(hù)
便攜式設(shè)備由于其應(yīng)用場(chǎng)合的原因，經(jīng)常會(huì)意外跌落或受到碰撞，而造成對(duì)內(nèi)部元器件的巨大沖擊。當(dāng)?shù)浒l(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到加速的突然變化，并執(zhí)行相應(yīng)的自我保護(hù)操作，如關(guān)閉抗震性能差的電子或機(jī)械器件，從而避免其受損，或發(fā)生硬盤磁頭損壞或刮傷盤片等可能造成數(shù)據(jù)永久丟失的情況。
3.衛(wèi)星導(dǎo)航
當(dāng)進(jìn)入衛(wèi)星信號(hào)接收不良的區(qū)域或環(huán)境中就會(huì)因失去信號(hào)而喪失導(dǎo)航功能。基于MEMS技術(shù)的3軸加速度傳感器配合陀螺儀或電子羅盤等元件一起可創(chuàng)建方位推算系統(tǒng)，對(duì)GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)性應(yīng)用。
4.虛擬現(xiàn)實(shí)
例如AR/VR，游戲機(jī)手柄等，通過(guò)穿戴或手持的游戲裝備、手柄，傳感器同步感應(yīng)人體加速度，根據(jù)加速度分析人體的動(dòng)作，進(jìn)而在游戲屏幕上同步呈現(xiàn)出相應(yīng)的游戲動(dòng)作，一些體感游戲甚至能達(dá)到與戶外運(yùn)動(dòng)相同鍛煉的效果。
具體應(yīng)用舉例——
01 人體跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
人體發(fā)生跌倒是指突發(fā)、不自主的、非故意的體位改變，一般只發(fā)生在短暫的一瞬間，在這瞬間人體的位置、速度和加速度都將發(fā)生瞬間的巨大變化，人體姿態(tài)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，根據(jù)三軸加速度的數(shù)值可以計(jì)算出三個(gè)姿態(tài)角：“pitch俯仰角”，“roll左右偏側(cè)角”，“paw豎直方向轉(zhuǎn)角”，根據(jù)三個(gè)姿態(tài)角不僅可以判斷出人體是否跌倒還可以得到人體姿態(tài)的具體姿態(tài)。
以人體質(zhì)點(diǎn)為原點(diǎn)，如圖1所示，假設(shè)人體正前方為X軸，正左為Y軸，正上方為Z軸；那么三個(gè)姿態(tài)角的定義分別為：
pitch
X軸與水平面的夾角，
對(duì)應(yīng)人體向前向后的俯仰角
roll
Y軸與水平面的夾角，
對(duì)應(yīng)人體向左向右的側(cè)偏角
