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Z軸與豎直方向的夾角，
對應(yīng)人體繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角
他們與重力在X,Y,Z,軸方向上的加速度的關(guān)系如下：
圖1 參考坐標(biāo)系
根據(jù)人體跌倒與日常生活活動(dòng)(ADL)中的姿態(tài)的區(qū)別來判斷跌倒是否產(chǎn)生,人體在跌倒時(shí)大部分是前后或側(cè)向跌倒，這兩跌倒都將分別導(dǎo)致Pitch和Roll在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生大幅度抖動(dòng)，yaw值則主要用來輔助計(jì)算人體的靜止姿態(tài)。考慮到MEMS（微機(jī)電系統(tǒng))傳感器容易受到噪聲影響，還需要利用卡爾曼濾波算法對估算的傾斜角進(jìn)行優(yōu)化處理，部分消除噪聲對MEMS加速度傳感器測量值的影響，提高測量準(zhǔn)確性，圖2為其算法流程（流程圖來自參考文獻(xiàn)1）：
圖2 人體跌倒系統(tǒng)算法流程圖
02 數(shù)字式三軸加速度傳感器在快速準(zhǔn)確監(jiān)測機(jī)械故障方面的應(yīng)用
振動(dòng)頻率作為計(jì)算機(jī)械疲勞強(qiáng)度的重要指標(biāo)，保存和評(píng)估各種類型的機(jī)器和驅(qū)動(dòng)器的特征性振動(dòng)，沖擊和振動(dòng)參數(shù)，有助于優(yōu)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，并為這些參數(shù)確定合適的目標(biāo)值和平均值。一方面，這可用于質(zhì)量記錄和性能參數(shù)的表示；另一方面，如果與預(yù)期的“良好”振動(dòng)模式有偏差，則也可以在早期識(shí)別出即將發(fā)生的損壞。
以MSR Electronics GmbH的MSR165微型數(shù)據(jù)記錄儀為例，僅有拇指大小的記錄器MSR165專門用于振動(dòng)，沖擊和振動(dòng)檢測的應(yīng)用。其核心傳感器元件是高分辨率的三軸數(shù)字加速度計(jì)。借助該電子設(shè)備和下游相應(yīng)的評(píng)估電子設(shè)備，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)記錄儀能夠在三個(gè)空間軸（x，y，z）上每秒執(zhí)行1600次沖擊和振動(dòng)測量，能夠記錄三個(gè)軸上的±15 g或±200 g的沖擊載荷和振動(dòng)，MSR165還可以增加存儲(chǔ)卡擴(kuò)充模塊，其測量量可擴(kuò)充至10億個(gè)。
MSR165微型數(shù)據(jù)記錄儀通過安裝在待測設(shè)備上，對設(shè)備工作過程中的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，然后將測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到PC上的MSR PC軟件，對振動(dòng)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，MSR微型數(shù)據(jù)記錄儀可在機(jī)械制造行業(yè)的所有領(lǐng)域中有針對性地使用，以檢測和記錄各種振蕩模式，振動(dòng)或沖擊載荷，減少人為測量的誤差影響。對記錄的參數(shù)進(jìn)行評(píng)估有助于快速，經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行故障診斷以及隨后的機(jī)械或機(jī)電優(yōu)化。最終，可以實(shí)現(xiàn)顯著的時(shí)間和成本優(yōu)勢，尤其是在各種機(jī)器和驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量和可靠性方面的優(yōu)勢。圖3為MSR PC軟件的數(shù)據(jù)評(píng)估圖。
圖3 MSR PC軟件的數(shù)據(jù)評(píng)估圖
三、總結(jié)
三軸加速度傳感器是一種能夠測量物體空間中的加速度的電子設(shè)備，根據(jù)傳感器實(shí)現(xiàn)原理的不同，可分為壓阻式、壓電式、電容式等類型，這些傳感器上的本質(zhì)原理都是通過傳感元件將物體加速度轉(zhuǎn)化為其他的物理量，如電阻、電壓、電容等，再通過轉(zhuǎn)化和濾波電路等將這些物理量轉(zhuǎn)化為合適的輸出信號(hào)。三軸加速度傳感器以其體積小，質(zhì)量輕等特點(diǎn)在諸多領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，例如汽車電子、衛(wèi)星導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)、振動(dòng)監(jiān)測等，這些具體應(yīng)用會(huì)涉及到許多額外的知識(shí)，需要足夠的了解加速度與應(yīng)用領(lǐng)域的物理量的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并據(jù)此做出一套算法流程去實(shí)施。
