加速度传感器的动作原理解析

1. 加速度传感器的动作原理

首先介绍「加速度传感器」本身的动作原理。

名符其实，加速度传感器是以测量加速度（速度的变化）为目的的传感器。加速度传感器分为很多种，可测量振动、倾斜、冲击等的加速度。从我们身边的物品来看，汽车的安全气囊、智能手机、触摸屏等均用到了加速度传感器。

「静电容量式加速度传感器」即为加速度传感器的一种方式。静电容量式加速度传感器是对内部的锤动作所产生的电流进行检测（测量）。为此，由以下几部分构成：使用玻璃锤和硅锤等的传感器部分、可动电极（请将其当作可动元件来考虑、固定电极（请将其当做固定元件来考虑）。一旦施加加速度，传感器部的锤将会动作，可动电极与固定电极之间的静电容量将会发生变化。将这一变化转换为电压后进行输出。

传感器的输出电压会因温度变化而产生误差，因此为将误差控制在最小程度，组装有温度补偿回路（该回路使其接近本来的电气信号）。

2. 偏移电压与满量程

下面介绍用语「偏移电压」与「FS（满量程）」。请看图1。

「满量程」是指相对于可检测的加速度，可输出的全范围的电压。图1表示GS1、GS2的传感器的检测范围与输出电压。如图所示，满量程为4.5V。

「偏移电压」是指＋输入端子与－输入端子均为0V时，即检测加速度处于0g状态时所输出的电压。例如，如图1所示，GS1、GS2偏移电压约为2.5V。但是，如上文所述，实际上因温度变化等，电压还会产生误差。

相对于满量程，误差占多少比例，用「％FS（百分比满量程）」单位来表示这一数值。例如，图1中作为示例标记为「±5%FS」，因此，相对于4.5V，可求出5%=4.5×0.05≒0.2，即±0.2V。换而言之，输出电压中可能会存在0.2V的误差。

「％FS」所表示的输出电压的最大波动数值即为传感器本身的精度，因此请牢记。误差越小越理想。

3. 加速度传感器的非直线性

下面介绍「非直线性」。如图2所示，输入的加速度与输出値的关系（输出特性）呈直线是最理想的。

非直线性是指这一理想关系与实际数值之间的偏差，以±%FS为基准作出规定。但是，由于加速度传感器的非直线性极小，因此实际上无需太过在意。

输出特性呈曲线，连接＋2g与－2g的直线输出所产生的最大误差即为非直线性。该数值越小越接近于直线。

4. 开启时间

「开启时间」是指接通电源后，在元件变为ON状态之前所需耗费的时间。图3即是用图表形式来表示到达最终输出的99％之前所需要的时间。