G-sensor概述及常用概念整理【转】

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本文对G-sensor进行整理，先介绍G-sensor的一些基本概念，再具体讲解BOSCH、ST、ADI三家的G-sensor，其中BOSCH的G-sensor重点讲BMA222E，ST的G-sensor重点讲LIS2DH12，ADI的G-sensor具体讲ADXL362。

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一、G-sensor概述

什么是MEMS

MEME（Micro-Electro-Mechanical System），微型电子机械系统，也叫微机电系统，是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。可以把它理解为利用传统的半导体工艺和材料，用微米技术在芯片上制造微型机械，并将其与对应电路集成为一个整体的技术。
MEMS传感器的种类繁多，G-sensor是MEMS传感器的一种。

MEMS传感器分类

什么是G-sensor

G-sensor（Gravity sensor），重力传感器，又名加速度传感器（accelerometer），是能感知加速度大小的MEMS传感器。

G-sensor

G-sensor工作原理

如图中的模型， 一个质量块两端通过弹簧进行固定。在没有加速度的情况下，弹簧不会发生形变，质量块静止。当产生加速度时，弹簧发生形变，质量块的位置会发生变化。 弹簧的形变量随着加速度的增大而增大。在弹簧的劲度系统 k 和质量块的质量 m已知的情况下，只要测量出弹簧的形变量，就可以求出系统的加速度。

G-sensor抽象模型

G-sensor内部有 finger sets, 用来测量产生加速度读时质量块的位移。 每一个finger set 相当两个电容极板， 当有加速度时质量块会产生相对运动，而位移的变化会导致差分电容的变化。
当然，具体的差分电容检测和计算加速度过程由G-sensor内部完成，我们只需要直接读取其转化后的值即可。G-sensor输出值也不是直接的加速度值，它的计量单位是通常用g表示，1g代表一个重力加速度，即9.8m/s^2。1g=1000mg。

这里用一个例子再次强调一下G-sensor的输出值是根据其内部质量块的位移计算得出的：
将G-sensor的Z轴垂直向地，静止放置在水平桌面上，此时G-sensor芯片是静止的，虽然芯片整体加速度为0g，但是读取其输出值，X/Y轴输出为0g，Z轴输出为1g。因为内部质量块在重力加速度的作用下，产生了位移。

G-sensor重要参数

• 测量范围 Measurement Rang
  测量范围是传感器可以支持的输出加速度范围，通常用±g 表示。这就是G-sensor可以测量并准确输出的最大加速度。例如，一个测量范围是±8g G-sensor，它的输出一直到加速度达到±8g 时是线性的。

• 灵敏度 Sensitivity
  灵敏度表示传感器输出随加速度（输入）变化的比例，它定义理想情况下加速度和传感器输出的直线关系。数字输出的传感器的灵敏度通常使用 LSB/g 或mg/LSB 表示。例如，一个灵敏度为4mg/LSB的G-sensor，若其Z轴输出为100，则可计算出Z轴加速度为400mg。

• 0g偏移 0g-offset
  0g 偏置表示在没有加速度（零输入）时输出的测量值。模拟输出的传感器通常使用伏特或毫伏表示，数字输出的传感器使用码字表示。
  不同型号的G-sensor的 0g-offset 不同，同一型号的不同芯片的 0g-offset 也不同，甚至同一颗芯片中不同轴的 0g-offset 也不同，是否需要校正要视具体应用而定。如果应用中只关心加速度的相对变化，而不关心加速度的具体数值，则不需要校正。如果是关心加速度的具体