本文中，我們將研究汽車MEMS慣性傳感器的應用，描述它們的工作原理，并討論如何利用MEMS慣性傳感器來實現更大的應用改進。

　　當前，微機電系統（MEMS）傳感器已被大多數汽車工程師視為尖端技術或邊緣技術，以尋求提高性能、降低成本并增強家用轎車的可靠性。實際上，在過去的十年中，汽車中已經使用了數億個MEMS傳感器。

但是，MEMS傳感器中的許多傳感器（例如MEMS壓力傳感器）只是用更便宜、更可靠的設備替代了舊技術，相比之下，MEMS慣性傳感器實現了許多理想的功能，這些功能在當今的汽車中越來越普遍。據了解，慣性傳感器包括加速度計(或加速度傳感計)和角速度傳感器(陀螺)以及它們的單、雙、三軸組合IMU(慣性測量單元)、AHRS(包括磁傳感器的姿態參考系統)。

　　在本文中，我們將研究汽車MEMS慣性傳感器的應用，描述它們的工作原理，并討論如何利用MEMS傳感器來實現更大的應用改進。許多應用程序你可能很熟悉，因為它們已經在汽車中無處不在；一些應用程序（通常是最有趣的）雖然只出現在高端機型中，但未來注定會成為標準設備。

　　一、安全氣囊控制的碰撞感測

　　用于安全氣囊控制的碰撞感測是慣性MEMS傳感器在汽車上最大的應用。在這種應用中，加速度計連續測量汽車的加速度，當該參數超過預定閾值時，微控制器計算加速度的積分（即曲線下的面積），以確定速度是否發生了較大的凈變化。如果有的話，安全氣囊就會被引爆，發射前安全氣囊的決定必須在幾十毫秒內做出，由于車門比方向盤或儀表板更靠近乘員，因此必須更快地決定是否啟用側氣囊。

　　大約15或20年前，當安全氣囊首次出現在汽車中時，安全氣囊控制模塊的制造商就依賴于分布在整個汽車中的g個開關（慣性開關，它由裝在圓柱形外殼中的觸點、球和彈簧組成）。這些開關沒有提供有關所感測到的加速度性質的大量信息，它們只是提供開/關信號，告訴你加速度高于或低于閾值。因此，一個簡單的中控臺安全氣囊控制模塊需要幾個開關（通常是3到7個）來確定加速度是路面不平還是撞車的結果。而且更糟糕的是，由于其觸點g開關的可靠性、所需的長壽命以及高昂成本，因此將它們連接到整個汽車的多個位置增加了成本，降低了可靠性。

　　而將MEMS加速度計引入安全氣囊控制模塊實際上消除了將g開關用作安全氣囊模塊中的主要加速度傳感器的麻煩，由于MEMS加速度計讀取連續（模擬）測量值，因此可以在中央控制臺中用一個MEMS設備替換g開關。隨之而來的可靠性提高和安全氣囊系統價格的下降有助于使其在汽車中普及。更重要的是，MEMS加速度計可以執行可靠的自檢，從而使安全氣囊模塊處理器可以確定傳感器的數據是否可靠或者是否必須對安全氣囊模塊進行維修。

　　MEMS加速度計通?？刂苽让姘踩珰饽摇Ｓ捎诒仨氀杆僮龀龌馂臎Q定，因此沒有時間等待傳感器信號通過汽車底盤的傳播，因此必須將衛星放置在它所控制的安全氣囊附近。此外，由于沖擊和加速度計之間實際上沒有擠壓區，因此測量范圍必須在中控臺加速度計上方。結果，許多配備有側面安全氣囊的車輛可能會為此增加兩到四個MEMS加速度計。

　　某些車型上還增加了位于前保險杠后面的前視碰撞傳感器，以幫助確定正面碰撞的嚴重性。將前視傳感器的加速度信號與中控臺加速度計的加速度信號進行比較，從而使安全氣囊模塊控制器可以調節安全氣囊的充氣速度，使其與汽車的減速速度匹配。在此，高g范圍和緊湊尺寸也是該應用中的重要因素。

二、車輛動態控制（VDC）

　　車輛動態控制（VDC）系統可幫助駕駛員在汽車開始打滑時重新獲得對汽車的控制，如果VDC正常工作，駕駛員甚至可能不知道系統干預了。

　　VDC系統由一個陀螺儀、一個低重力加速度計和每個車輪處的車輪轉速傳感器組成（ABS也可以使用車輪轉速傳感器）。測量車輪轉速，并將汽車的預測偏航（或轉向）速度與陀螺儀測得的速度進行比較。低重力加速度計還用于確定汽車是否在橫向滑動，如果測得的橫擺速度與計算出的橫擺速度不同，或者檢測到橫向滑動，則可以使用單輪制動或減小扭矩來使汽車恢復原狀。

　　在MEMS陀螺儀和加速度計出現之前，普通乘用車的VDC是不切實際的，常規的陀螺儀和加速度計將使汽車成本增加數千美元。事實上，用旋轉質量和應變計制造的傳統陀螺儀可能不夠堅固，無法滿足汽車市場10年以上的運行要求，即使是MEMS陀螺儀也幾乎不能勝任這項任務。

　　典型的MEMS陀螺儀使用石英音叉，音叉的振動以及施加的角度旋轉（汽車的偏航率）在音叉上產生科里奧利加速度，安裝在音叉上的加速計或應變計測量微小的科里奧利力。

　　信號輸出與音叉大小成正比。為了產生足夠強的輸出信號，音叉必須劇烈振動，最好用高Q結構來完成這個任務。制造商經常把音叉放在真空中，以盡量減少音叉周圍空氣的機械阻尼，因為高Q結構可能相當脆弱。

　　由于陀螺儀必須牢固地連接到汽車上才能準確

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的三轴加速度传感器和六轴惯性传感器_一文读懂汽车MEMS惯性传感器的七大应用（上）...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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