重力傳感器應(yīng)用場景-重力傳感器的設(shè)計原理

21世紀的信息化時代一定程度上屬于傳感器，而進入到智能化的年代之后，傳感器前面自然而然也需要加上“智能”二字。

一、智能手機

智能手機之所以智能，離不開各種各樣的智能傳感器?，F(xiàn)在智能手機中比較常見的智能傳感器有距離傳感器、光線傳感器、重力傳感器、指紋識別傳感器、圖像傳感器、三軸陀螺儀和電子羅盤等。

比如指紋識別傳感器可以采集指紋數(shù)據(jù)，然后進行快速分析與認證，免去繁瑣的密碼操作，快速解鎖。

二、人工智能/機器人

傳感器是人工智能最基礎(chǔ)的硬件，類似于人類的感覺獲取器官。大量的傳感器即可實現(xiàn)“感知+控制”，而家庭自動化=感知+控制，這種層面的信息交互與人機交互，還多需人的參與。而人工智能將人類的邏輯大腦賦予機器，實現(xiàn)“感知+思考+執(zhí)行”，最終上升到這種層次。

例如，家里的空調(diào)不單單依靠溫濕度傳感器進行自我調(diào)節(jié)，還可以通過家庭成員的識別來自動選擇模式，比如風向的調(diào)節(jié)，針對小孩、老人溫度的調(diào)節(jié)。這些新技術(shù)將帶來無限大的想象空間，再結(jié)合機器增強學習的算法，將提供深度體驗。

還有智能機器人使用的關(guān)鍵硬件包括驅(qū)動器、減速器和傳感器等，智能傳感器作為機器人的“五官”，在采集外界信息數(shù)據(jù)上發(fā)揮著重要作用。

三、AR/VR

虛擬現(xiàn)實中的傳感設(shè)備主要包括兩部分：一部分用于人機交互而穿戴于操作者身上的立體頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等，另一部分是用于正確感知而設(shè)置在現(xiàn)實環(huán)境中的各種視覺、聽覺、觸覺、力覺等。

實現(xiàn)AR/VR，提高用戶體驗，需要用到大量用于追蹤動作的傳感器。比如FOV深度傳感器、攝像頭、陀螺儀、加速計、磁力計和近距離傳感器等。當前，每家VR硬件廠商都在使用自己的技術(shù)，索尼使用PlayStation攝像頭作為定位追蹤器，而Vive和Oculus也在使用自己的技術(shù)。

四、無人機

無人機是當下非常流行的智能硬件，其智能飛控系統(tǒng)的實現(xiàn)需要用到各種智能傳感器，包括IMU、MEMS加速度計、電流傳感器、傾角傳感器和發(fā)動機進氣流量傳感器等。

IMU結(jié)合GPS是無人機維持方向和飛行路徑的關(guān)鍵。隨著無人機智能化的發(fā)展，方向和路徑控制是重要的空中交通管理規(guī)則。IMU采用的多軸磁傳感器，在本質(zhì)上都是精準度極高的小型指南針，通過感知方向?qū)?shù)據(jù)傳輸至中央處理器，從而指示方向和速度。

而MEMS加速度計用于確定無人機的位置和飛行姿態(tài);電流傳感器可用于監(jiān)測和優(yōu)化電能消耗，確保無人機內(nèi)部電池充電和電機故障檢測系統(tǒng)的安全;傾角傳感器能夠測量細微的運動變化，應(yīng)用于移動程序，作為無人機的陀螺儀補償，集成陀螺儀和加速度計，為飛行控制系統(tǒng)提供保持水平飛行的數(shù)據(jù);流量傳感器可以有效地監(jiān)測電力無人機燃氣發(fā)動機的微小空氣流速。

五、智能穿戴

傳感器在可穿戴設(shè)備中起到至關(guān)重要的作用。因為可穿戴設(shè)備最基本的功能就是通過傳感器實現(xiàn)運動傳感。

以小米手環(huán)為例，就用到了ADI的MEMS加速度和心率傳感器來實現(xiàn)運動和心率監(jiān)測;AppleWatch內(nèi)部除了MEMS加速度計、陀螺儀、MEMS麥克風，還有使用脈搏傳感器。

六、智能家居

傳感器是智能家居控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的傳感器被用到智能家居系統(tǒng)中。

智能家居傳感器是家居中的“眼鼻耳”，因為智能家居首先離不開對居住環(huán)境“人性化”的數(shù)據(jù)采集，也就是說把家居環(huán)境中的各種物理量、化學量、生物量轉(zhuǎn)化為可測量的電信號裝置與元件。

智能家居領(lǐng)域需要使用傳感器來測量、分析與控制系統(tǒng)設(shè)置，家中使用的智能設(shè)備涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環(huán)境監(jiān)測、安防感應(yīng)等傳感器等技術(shù)。

七、智能汽車/自動駕駛

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時代，主動安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進現(xiàn)有的主動安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻（rollover）與穩(wěn)定性控制（ESC），這就需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測車身姿態(tài)。語音將成為人與智能汽車的重要交互方式，MEMS麥克風將迎來發(fā)展新機遇。

MEMS傳感器在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（應(yīng)用于正面防撞氣囊的高g值加速度計和用于側(cè)面氣囊的壓力傳感器）、汽車發(fā)動機（應(yīng)用于檢測進氣量的進氣歧管絕對壓力傳感器和流量傳感器）等。

而自動駕駛技術(shù)的興起，也進一步推動了MEMS傳感器進入汽車。雖然GPS接收器可以計算自身位置和速度，但在GPS信號較差的地方（地下車庫、隧道）和信號受到干擾的時候，汽車的導(dǎo)航會受到影響，這對自動駕駛來說是致命的缺陷。利用MEMS陀螺儀和加速度計獲取速度和位置（角速度和角位置），車輛任何細微的動作和傾斜姿態(tài)，都被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過總線，傳遞給行車電腦。即便在最快的車速狀態(tài)下，MEMS的精度和反應(yīng)速度也能夠適應(yīng)。得益于硅體微加工、晶片鍵合等技術(shù)的發(fā)展，精度已經(jīng)上升到0.01。

八、智慧工業(yè)

智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強信息管理和服務(wù)，掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、及時正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以合理的安排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進度，并優(yōu)化供應(yīng)鏈。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)都需要傳感器進行監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對出現(xiàn)異常節(jié)點進行及時干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進行。業(yè)界普遍認為，新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的“心臟”，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運行，并讓工作人員遠離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。

MEMS讓傳感器小型化、智能化，MEMS傳感器將在智慧工業(yè)時代大有可為。MEMS溫度、濕度傳感器可用于環(huán)境條件的檢測，MEMS加速度計可以用來監(jiān)測工業(yè)設(shè)備的振動和旋轉(zhuǎn)速度。高精度的MEMS加速度計和陀螺儀可以為工業(yè)機器人的導(dǎo)航和轉(zhuǎn)動提供精確的位置信息。