加速度计

概念定义

加速度计（Accelerometer），也称加速度仪，是用于测量物体线加速度和振动参数的惯性传感器。它将物体运动引起的惯性响应转换为电信号，应用于汽车安全、智能手机姿态感应、工业设备振动监测及航空航天导航制导等领域。

加速度计的核心测量原理基于牛顿第二定律。物体运动时，传感器内部的质量块因惯性产生位移或力，检测装置感知这种变化，再将其转换为电信号，以获得加速度信息。内部质量块、惯性响应检测和电信号转换构成其测量过程的主要环节。

加速度测量仪器的组成包括加速度传感器和放大器，传感器负责感知加速度并输出信号。按感知和转换技术划分，加速度计主要包括压电式、电容式、压阻式、热感式及光纤式等类型。

加速度计也可与力传感器、倾角传感器等集成，形成多功能复合传感器。扁平化三维加速度与三维力复合传感器是此类集成设计的一种形式，将加速度与力的测量功能组合在同一复合传感器中。

汽车安全气囊和电子稳定程序（ESP）是加速度计的应用场景。加速度计通过感知车辆运动中的加速度，为这些安全系统提供测量信号。在航空航天领域，加速度计用于导航与制导，其测量对象同样是运动过程中的线加速度。

智能手机利用加速度计进行姿态感应；工业设备利用加速度计测量振动参数，开展振动监测。其应用还包括运动健康监测、机器人技术、医疗健康、土木工程安全监测及科研测试，测量内容围绕运动状态与振动变化展开。

高性能微机电系统（MEMS）加速度计的研发方向包括高精度、低噪声和宽动态范围。相关技术探索还包括石英挠性加速度计的温度补偿优化，以及将碳化硅（SiC）用于光学MEMS加速度计设计。

加速度计数据也涉及信息安全问题。智能手机中的加速度计数据可能被恶意软件用于侧信道攻击，其应用风险因此也延伸至传感器数据的使用环节。