加速度计——幻想与现实

　　滑雪板固定器。加速度计测量总冲击能量和“特征”，确定是否应当松开固定器。

　　幻想。机械式滑雪板固定器已经高度先进，但性能受限。如果能测量滑雪者所感受到的实际冲击力，就能精确判定是否应当松开固定器。智能系统可以考虑每个人的能力和生理状况。这是一项实用的加速度计应用，但目前的电池技术不敷所需。等到将来开发出小而轻且在低温下保持良好性能的电池时，这项应用就能变成现实。

　　个人导航。本应用通过航位推算法确定位置(利用加速度对时间的二重积分确定实际位置)。

　　想入非非。加速度测量结果中的小误差日积月累，将导致长期积分结果出现较大误差。二重积分将加剧误差(t2)。如果不采取措施不时地重新设定实际位置，误差将变得十分巨大。这与简单地将电容放在运算放大器上来构建积分器类似。即使将来加速度计的精度能够比现在高出十倍或百倍，最终仍然会产生巨大误差，只是所需时间长一点。

　　加速度计可以结合GPS导航系统使用，在GPS信号短暂不可用时提供服务。较短的积分周期(一分钟左右)可以获得令人满意的结果，而且巧妙的算法可以利用替代方法提供良好的精度。例如在步行时，每走一步，身体都会上下运动。加速度计可以用来制作高度精确的计步器，其测量步行距离的精度可达±1%以内。

　　重低音伺服控制。将加速度计安装在重低音喇叭上，以便提供位置反馈，进而通过伺服方法消除失真。

　　现实。目前市场上已有多种带伺服控制的有源重低音音箱。伺服控制可以大大降低谐波失真和功率压缩。伺服控制也可以通过电子方式降低扬声器/音箱系统的Q，从而允许使用更小的音箱，详见扬声器失真降低(Richard A. Greiner和Travis M. Sims, Jr., JAES Vol. 32, No. 12)。ADXL193小而轻，加到扬声器喇叭上之后，并不会显著改变整体声学特征。

　　神经肌肉刺激器。本应用可以在适当的时候刺激肌肉，以帮助对小腿肌肉失去控制的人走路。

　　现实。走路时，一般先抬脚，使腿部前移，然后落下，向后推腿部。加速度计戴在小腿或脚上的某个位置，以便检测腿的位置。然后通过电子方式刺激适当的肌肉，使脚根据需要而屈伸。

　　这是微加工加速度计使一项产品切实可行的范例。早期型号使用液体倾斜传感器或活动滚珠轴承(用作开关)来确定腿的位置。液体倾斜传感器的问题在于液体会晃动，因此只能慢速步行。在山路上行走时，很容易迷惑滚珠轴承开关。加速度计则是测量腿后移与腿前移之间的差别，因此山路无法愚弄该系统，而且也不存在液体晃动问题。加速度计功耗很低，系统可以采用小型锂电池工作，使得最终封装产品并不显眼。这项应用已经实现。

　　汽车噪声消除。加速度计检测车厢内的低频振动，消除噪声系统利用立体声系统中的扬声器消除该振动。

　　想入非非。虽然加速度计可以毫无困难地拾取车厢内的振动，但消除噪声在很大程度上取决于相位。虽然我们可以消除某个位置的噪声(例如驾驶员头部周围)，但其它位置的噪声可能会增加。

　　结束语

　　表面微加工加速度计具有高灵敏度、小尺寸、低成本、封装结实等特点，能够测量静态和动态加速力，因而使众多新型应用得以实现。其中有许多应用并不属于加速度计的传统应用范围，超出了人们的预期。现在看来，设计人员的想象力似乎才是潜在应用范围的限制因素，但有时候，设计人员也会想象过头!性能的不断改进将催生越来越多的应用，但对那些违背物理定律的所谓“解决方案”最好敬而远之。