三軸加速度傳感器是加速度傳感器中用來測量空間加速度的傳感器，即測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量原理上沒有差別，他們的主要差別在于測量的維度不同，三軸加速度傳感器主要是將空間加速度在X、Y、Z三個軸上進(jìn)行分解，在一定的技術(shù)上三個單軸就可以變成一個三軸。

一、三軸加速度傳感器的類型、原理與特點

根據(jù)加速度傳感器的實現(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，此時輸出的信號為電壓值，最后通過ADC轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

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、測量方法易行、線性度好等優(yōu)點，其缺點是溫度效應(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)點是頻帶寬、靈敏度高、訊噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕等。缺點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克服這一缺陷；電容式傳感器的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)好、分辨率高、溫度穩(wěn)定性好、可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)，缺點是輸出阻抗高，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，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是能夠在預(yù)先不知道物體運動方向的場合下，準(zhǔn)確且全面的測量出物體的空間加速度，并且體積小（常見的板尺寸在：3/4mm 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。

測量范圍

表示傳感器所能測量加速度的最大、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，沖擊傳感器會在幾微秒內(nèi)將信號發(fā)送至該電子控制器。隨后電子控制器會立即根據(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)，配合分布在整個車廂的傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和做出相應(yīng)評估，并在最短的時間內(nèi)通過電爆驅(qū)動器啟動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)用場合的原因，經(jīng)常會意外跌落或受到碰撞，而造成對內(nèi)部元器件的巨大沖擊。當(dāng)?shù)浒l(fā)生時，系統(tǒng)會檢測到加速的突然變化，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)星信號接收不良的區(qū)域或環(huán)境中就會因失去信號而喪失導(dǎo)航功能?；贛EMS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GPS系統(tǒng)實現(xiàn)互補性應(yīng)用。

4.虛擬現(xiàn)實

例如AR/VR，游戲機(jī)手柄等，通過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作，進(jìn)而在游戲屏幕上同步呈現(xiàn)出相應(yīng)的游戲動作，一些體感游戲甚至能達(dá)到與戶外運動相同鍛煉的效果。

具體應(yīng)用舉例——

01 人體跌倒監(jiān)測系統(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)也會發(fā)生相應(yīng)變化，根據(jù)三軸加速度的數(shù)值可以計算出三個姿態(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)點為原點，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；那么三個姿態(tài)角的定義分別為：

pitch

X軸與水平面的夾角，

對應(yīng)人體向前向后的俯仰角

roll

Y軸與水平面的夾角，

對應(yīng)人體向左向右的側(cè)偏角