Акселерометр: Принцип действия и области применения

Введение

Устройство, измеряющее собственное ускорение

Акселерометр – это устройство, которое измеряет собственное ускорение объекта. Собственное ускорение – это ускорение (скорость изменения скорости) объекта относительно наблюдателя, находящегося в свободном падении (то есть относительно инерциальной системы отсчета). Собственное ускорение отличается от координатного ускорения, которое является ускорением относительно заданной системы координат, которая может, а может и не ускоряться. Например, акселерометр, находящийся в состоянии покоя на поверхности Земли, будет измерять ускорение, обусловленное гравитацией Земли, направленное прямо вверх и приблизительно равное g ≈ 9,81 м/с². В отличие от него, акселерометр, находящийся в свободном падении, покажет нулевое ускорение. Акселерометры находят широкое применение в промышленности, потребительских товарах и науке. Высокочувствительные акселерометры используются в инерциальных навигационных системах для самолетов и ракет. В беспилотных летательных аппаратах акселерометры помогают стабилизировать полет. Микроэлектромеханические системы (MEMS) акселерометры используются в портативных электронных устройствах, таких как смартфоны, камеры и игровые контроллеры, для определения движения и ориентации этих устройств. Вибрация промышленного оборудования контролируется с помощью акселерометров. Сейсмометры – это чувствительные акселерометры, предназначенные для мониторинга движений земной коры, например, землетрясений. При координации двух или более акселерометров они могут измерять разницу в собственном ускорении, в частности, гравитации, в разных точках пространства, то есть градиент гравитационного поля. Гравитационная градиометрия полезна, поскольку абсолютная гравитация – это слабый эффект, зависящий от локальной плотности Земли, которая может значительно варьироваться. Одноосевой акселерометр измеряет ускорение вдоль заданной оси. Многоосевой акселерометр определяет как величину, так и направление собственного ускорения, как векторную величину, и обычно реализуется в виде нескольких одноосевых акселерометров, ориентированных вдоль различных осей.

Физические принципы

Ускоритель измеряет собственное ускорение, которое представляет собой ускорение, испытываемое им относительно свободного падения, и ускорение, ощущаемое людьми и объектами. Такие ускорения обычно обозначаются как g-сила, то есть в сравнении со стандартной гравитацией. Ускоритель, находящийся в состоянии покоя относительно поверхности Земли, покажет приблизительно 1 g вверх, поскольку поверхность Земли оказывает нормальную силу, направленную вверх, относительно местной инерциальной системы отсчета (системы отсчета свободно падающего объекта вблизи поверхности). Для определения ускорения, обусловленного движением относительно Земли, необходимо вычесть это "гравитационное смещение" и внести поправки на эффекты, вызванные вращением Земли относительно инерциальной системы. Причиной появления гравитационного смещения является принцип эквивалентности Эйнштейна, который утверждает, что воздействие гравитации на объект неотличимо от ускорения. Когда эталонная система для акселерометра (его корпус) удерживается в гравитационном поле, например, посредством силы реакции опоры или эквивалентной тяги вверх, она ускоряется вверх относительно свободно падающей системы отсчета. Эффекты этого ускорения неотличимы от любого другого ускорения, испытываемого прибором, поэтому акселерометр не может различить, находится ли он в ракете на стартовой площадке или в той же ракете в глубоком космосе, когда она использует свои двигатели для ускорения с ускорением 1 g. По аналогичным причинам акселерометр покажет нулевое значение во время любого свободного падения. Это включает использование в космическом корабле в глубоком космосе, вдали от каких-либо масс, в космическом корабле, вращающемся вокруг Земли, в самолете, выполняющем параболический маневр "нулевой гравитации", или при любом свободном падении в вакууме. Другой пример – свободное падение на достаточно большой высоте, чтобы атмосферными эффектами можно было пренебречь. Однако это не включает (не свободное) падение, при котором сопротивление воздуха создает силы сопротивления, уменьшающие ускорение до достижения постоянной конечной скорости. При достижении конечной скорости акселерометр покажет ускорение вверх в 1 g. По той же причине парашютист, достигнув конечной скорости, не чувствует себя так, будто он находится в "свободном падении", а скорее испытывает ощущение, похожее на поддержку (с ускорением 1 g) на "подушке" восходящего воздуха. Ускорение измеряется в единицах СИ – метрах в секунду в квадрате (м/с²), в единицах cgs – гал (Gal), или обычно в единицах стандартной гравитации (g). Для практической цели определения ускорения объектов относительно Земли, например, для использования в инерциальной навигационной системе, необходимо знание местной гравитации. Это можно получить либо путем калибровки устройства в состоянии покоя, либо из известной модели гравитации для приблизительного текущего местоположения.

An accelerometer measures proper acceleration, which is the acceleration it experiences relative to freefall and is the acceleration felt by people and objects. Such accelerations are popularly denoted g force; i. e., in comparison to standard gravity. An accelerometer at rest relative to the Earth's surface will indicate approximately 1 g upwards because the Earth's surface exerts a normal force upwards relative to the local inertial frame (the frame of a freely falling object near the surface). To obtain the acceleration due to motion with respect to the Earth, this "gravity offset" must be subtracted and corrections made for effects caused by the Earth's rotation relative to the inertial frame. The reason for the appearance of a gravitational offset is Einstein's equivalence principle, which states that the effects of gravity on an object are indistinguishable from acceleration. When held fixed in a gravitational field by, for example, applying a ground reaction force or an equivalent upward thrust, the reference frame for an accelerometer (its own casing) accelerates upwards with respect to a free falling reference frame. The effects of this acceleration are indistinguishable from any other acceleration experienced by the instrument so that an accelerometer cannot detect the difference between sitting in a rocket on the launch pad, and being in the same rocket in deep space while it uses its engines to accelerate at 1 g. For similar reasons, an accelerometer will read zero during any type of free fall. This includes use in a coasting spaceship in deep space far from any mass, a spaceship orbiting the Earth, an airplane in a parabolic "zero g" arc, or any free fall in a vacuum. Another example is free fall at a sufficiently high altitude that atmospheric effects can be neglected. However, this does not include a (non free) fall in which air resistance produces drag forces that reduce the acceleration until constant terminal velocity is reached. At terminal velocity, the accelerometer will indicate 1 g acceleration upwards. For the same reason a skydiver, upon reaching terminal velocity, does not feel as though he or she were in "free fall", but rather experiences a feeling similar to being supported (at 1 g) on a "bed" of uprushing air. Acceleration is quantified in the SI unit metres per second per second (m/s2), in the cgs unit gal (Gal), or popularly in terms of standard gravity (g). For the practical purpose of finding the acceleration of objects with respect to the Earth, such as for use in an inertial navigation system, a knowledge of local gravity is required. This can be obtained either by calibrating the device at rest, or from a known model of gravity at the approximate current position.

Структура

Основной механический акселерометр представляет собой демпфированную пробную массу на пружине. Когда акселерометр испытывает ускорение, третий закон Ньютона вызывает сжатие пружины, которое корректируется для создания эквивалентной силы на массу, противодействующей ускорению. Поскольку сила пружины линейно масштабируется с величиной сжатия (в соответствии с законом Гука) и поскольку жесткость пружины и масса являются известными константами, измерение сжатия пружины также является измерением ускорения. Система демпфируется для предотвращения колебаний массы и пружины, которые могут мешать измерениям. Однако демпфирование приводит к тому, что акселерометры имеют частотную характеристику. У многих животных есть сенсорные органы для обнаружения ускорения, особенно гравитации. В них пробная масса обычно состоит из одного или нескольких кристаллов карбоната кальция – отолитов (от латинского "ear stone" – ушной камень) или статоконий, действующих на пучок волосков, соединенных с нейронами. Волоски образуют пружины, а нейроны – датчики. Демпфирование обычно обеспечивается жидкостью. Многие позвоночные, включая людей, имеют эти структуры во внутреннем ухе. У большинства беспозвоночных есть подобные органы, но не являющиеся частью органов слуха, и они называются статоцистами. Механические акселерометры часто проектируются таким образом, что электронная схема определяет небольшое смещение, а затем воздействует на пробную массу с помощью линейного двигателя, чтобы удерживать пробную массу от значительного перемещения. Двигатель может быть электромагнитом или, в очень маленьких акселерометрах, электростатическим. Поскольку электронное поведение схемы может быть тщательно спроектировано, а пробная масса не перемещается далеко, эти конструкции могут быть очень стабильными (то есть не колеблющимися), очень линейными с контролируемой частотной характеристикой. (Это называется схемой с обратной связью). В механических акселерометрах измерение часто электрическое, пьезоэлектрическое, пьезорезистивное или емкостное. Пьезоэлектрические акселерометры используют пьезокерамические датчики (например, титанат цирконата свинца) или отдельные кристаллы (например, кварц, турмалин). Они не имеют себе равных при высокочастотных измерениях, малом весе корпуса и устойчивости к высоким температурам. Пьезорезистивные акселерометры лучше выдерживают ударные нагрузки (очень высокие ускорения). Емкостные акселерометры обычно используют кремниевый микромеханический чувствительный элемент. Они хорошо измеряют низкие частоты. Современные механические акселерометры часто представляют собой небольшие микроэлектромеханические системы (МЭМС) и часто являются очень простыми устройствами МЭМС, состоящими в основном из консольной балки с пробной массой (также известной как сейсмическая масса). Демпфирование возникает из-за остаточного газа, герметично заключенного в устройстве. Пока коэффициент качества (Q-factor) не слишком низок, демпфирование не приводит к снижению чувствительности. Под воздействием внешних ускорений пробная масса отклоняется от своего нейтрального положения. Это отклонение измеряется аналоговым или цифровым способом. Чаще всего измеряется емкость между набором фиксированных балок и набором балок, прикрепленных к пробной массе. Этот метод прост, надежен и недорог. Интеграция пьезорезисторов в пружины для обнаружения деформации пружины и, следовательно, отклонения, является хорошей альтернативой, хотя в процессе изготовления требуется несколько дополнительных этапов. Для очень высокой чувствительности также используется квантовое туннелирование, что требует специального процесса и делает его очень дорогим. Оптическое измерение было продемонстрировано в лабораторных устройствах. Другой акселерометр на основе МЭМС – это термический (или конвективный) акселерометр. Он содержит небольшой нагреватель в очень маленьком куполе. Это нагревает воздух или другую жидкость внутри купола. Тепловой пузырь действует как пробная масса. Сопутствующий датчик температуры (например, термистор или термоэлемент) в куполе измеряет температуру в одной точке купола, определяя положение нагретого пузыря внутри купола. Когда купол ускоряется, более холодная и плотная жидкость толкает нагретый пузырь. Измеряемое изменение температуры интерпретируется как ускорение. Жидкость обеспечивает демпфирование, а гравитация, действующая на жидкость, – функцию пружины. Поскольку пробная масса представляет собой очень легкий газ, а не удерживается балкой или рычагом, термические акселерометры могут выдерживать высокие ударные нагрузки. Другая модификация использует проволоку для нагрева газа и обнаружения изменения температуры. Изменение температуры изменяет сопротивление проволоки. Двумерный акселерометр может быть экономично построен с использованием одного купола, одного пузыря и двух измерительных устройств. Большинство микромеханических акселерометров работают в плоскости, то есть они предназначены для чувствительности только к направлению в плоскости кристалла. Интегрируя два устройства перпендикулярно на одном кристалле, можно создать двух осевой акселерометр. Добавив еще одно устройство вне плоскости, можно измерить три оси. Такая комбинация может иметь значительно меньшую погрешность выравнивания, чем комбинация трех отдельных моделей после сборки. Микромеханические акселерометры доступны в широком диапазоне измерительных диапазонов, достигающих тысяч g. Конструктору необходимо найти компромисс между чувствительностью и максимальным измеряемым ускорением.

A basic mechanical accelerometer is a damped proof mass on a spring. When the accelerometer experiences an acceleration, Newton's third law causes the spring's compression to adjust to exert an equivalent force on the mass to counteract the acceleration. Since the spring's force scales linearly with amount of compression (according to Hooke's law) and because the spring constant and mass are known constants, a measurement of the spring's compression is also a measurement of acceleration. The system is damped to prevent oscillations of the mass and spring interfering with measurements. However, the damping causes accelerometers to have a frequency response. Many animals have sensory organs to detect acceleration, especially gravity. In these, the proof mass is usually one or more crystals of calcium carbonate otoliths (Latin for "ear stone") or statoconia, acting against a bed of hairs connected to neurons. The hairs form the springs, with the neurons as sensors. The damping is usually by a fluid. Many vertebrates, including humans, have these structures in their inner ears. Most invertebrates have similar organs, but not as part of their hearing organs. These are called statocysts. Mechanical accelerometers are often designed so that an electronic circuit senses a small amount of motion, then pushes on the proof mass with some type of linear motor to keep the proof mass from moving far. The motor might be an electromagnet or in very small accelerometers, electrostatic. Since the circuit's electronic behavior can be carefully designed, and the proof mass does not move far, these designs can be very stable (i. e. they do not oscillate), very linear with a controlled frequency response. (This is called servo mode design.) In mechanical accelerometers, measurement is often electrical, piezoelectric, piezoresistive or capacitive. Piezoelectric accelerometers use piezoceramic sensors (e. g. lead zirconate titanate) or single crystals (e. g. quartz, tourmaline). They are unmatched in high frequency measurements, low packaged weight, and resistance to high temperatures. Piezoresistive accelerometers resist shock (very high accelerations) better. Capacitive accelerometers typically use a silicon micro machined sensing element. They measure low frequencies well. Modern mechanical accelerometers are often small micro electro mechanical systems (MEMS), and are often very simple MEMS devices, consisting of little more than a cantilever beam with a proof mass (also known as seismic mass). Damping results from the residual gas sealed in the device. As long as the Q factor is not too low, damping does not result in a lower sensitivity. Under the influence of external accelerations, the proof mass deflects from its neutral position. This deflection is measured in an analog or digital manner. Most commonly, the capacitance between a set of fixed beams and a set of beams attached to the proof mass is measured. This method is simple, reliable, and inexpensive. Integrating piezoresistors in the springs to detect spring deformation, and thus deflection, is a good alternative, although a few more process steps are needed during the fabrication sequence. For very high sensitivities quantum tunnelling is also used; this requires a dedicated process making it very expensive. Optical measurement has been demonstrated in laboratory devices. Another MEMS based accelerometer is a thermal (or convective) accelerometer. It contains a small heater in a very small dome. This heats the air or other fluid inside the dome. The thermal bubble acts as the proof mass. An accompanying temperature sensor (like a thermistor; or thermopile) in the dome measures the temperature in one location of the dome. This measures the location of the heated bubble within the dome. When the dome is accelerated, the colder, higher density fluid pushes the heated bubble. The measured temperature changes. The temperature measurement is interpreted as acceleration. The fluid provides the damping. Gravity acting on the fluid provides the spring. Since the proof mass is very lightweight gas, and not held by a beam or lever, thermal accelerometers can survive high shocks. Another variation uses a wire to both heat the gas and detect the change in temperature. The change of temperature changes the resistance of the wire. A two dimensional accelerometer can be economically constructed with one dome, one bubble and two measurement devices. Most micromechanical accelerometers operate in plane, that is, they are designed to be sensitive only to a direction in the plane of the die. By integrating two devices perpendicularly on a single die a two axis accelerometer can be made. By adding another out of plane device, three axes can be measured. Such a combination may have much lower misalignment error than three discrete models combined after packaging. Micromechanical accelerometers are available in a wide variety of measuring ranges, reaching up to thousands of gs. The designer must compromise between sensitivity and the maximum acceleration that can be measured.

Инженерная

Для измерения ускорения транспортных средств могут использоваться акселерометры. Акселерометры также применяются для измерения вибраций в автомобилях, машинах, зданиях, системах управления технологическими процессами и системах безопасности. Они могут использоваться для измерения сейсмической активности, угла наклона, вибрации оборудования, динамического расстояния и скорости, как с учетом, так и без учета влияния гравитации. Приборы, использующие акселерометры для измерения силы тяжести и специально сконфигурированные для гравиметрии, называются гравиметрами.

Биология

Акселерометры также все чаще используются в биологических науках. Высокочастотная запись двухосного или трехосного ускорения позволяет различать модели поведения, когда животные находятся вне поля зрения. Кроме того, запись ускорения позволяет исследователям количественно оценить скорость расхода энергии животным в естественной среде обитания, либо путем определения частоты движений конечностей, либо с помощью таких показателей, как общее динамическое ускорение тела. Эти методы в основном получили распространение среди морских биологов из-за невозможности визуального наблюдения за животными в дикой природе, однако все больше наземных биологов прибегают к аналогичным подходам. Например, акселерометры использовались для изучения энергетических затрат на полет у ястреба Харриса (Parabuteo unicinctus). Исследователи также используют акселерометры смартфонов для сбора и анализа механобиологических параметров силовых упражнений. Все чаще исследователи используют акселерометры в сочетании с дополнительными технологиями, такими как камеры или микрофоны, для более глубокого понимания поведения животных в дикой природе (например, охотничьего поведения канадской рыси).

Медицинские применения

AED Plus от Zoll использует D•padz CPR, которые содержат акселерометр для измерения глубины компрессий грудной клетки при проведении сердечно-легочной реанимации. За последние несколько лет несколько компаний разработали и продают спортивные часы для бегунов, включающие в себя датчики для стопы (footpods) с акселерометрами, помогающими определить скорость и расстояние, пройденное бегуном. В Бельгии правительство продвигает использование шагомеров на основе акселерометров, чтобы стимулировать людей проходить несколько тысяч шагов ежедневно. Herman Digital Trainer использует акселерометры для измерения силы удара во время физических тренировок. Предлагалось разрабатывать футбольные шлемы с акселерометрами для измерения силы ударов при столкновениях головой. Акселерометры использовались для расчета параметров походки, таких как фаза опоры и фаза переноса. Этот тип датчиков может применяться для измерения или мониторинга состояния людей.

Инерциальная навигационная система – это навигационное средство, использующее компьютер и датчики движения (акселерометры) для непрерывного вычисления положения, ориентации и скорости (направления и скорости перемещения) движущегося объекта методом счисления без необходимости использования внешних ориентиров. Другие термины, используемые для обозначения инерциальных навигационных систем или тесно связанных с ними устройств, включают инерциальную систему управления, инерциальную платформу и множество других вариантов. Один акселерометр сам по себе непригоден для определения изменений высоты на расстояниях, где вертикальное уменьшение силы тяжести существенно, например, для самолетов и ракет. В присутствии градиента силы тяжести процесс калибровки и обработки данных становится численно неустойчивым.

Транспорт

Акселерометры используются для определения апогея как в профессиональной, так и в любительской ракетостроении. Акселерометры также применяются в катках Intelligent Compaction. Акселерометры используются совместно с гироскопами в инерциальных навигационных системах. Одно из наиболее распространенных применений MEMS-акселерометров – в системах развертывания подушек безопасности современных автомобилей. В этом случае акселерометры используются для обнаружения резкого отрицательного ускорения транспортного средства, чтобы определить момент и тяжесть столкновения. Другое распространенное применение в автомобильной промышленности – электронные системы стабилизации, использующие поперечный акселерометр для измерения сил, возникающих при поворотах. Широкое распространение акселерометров в автомобильной промышленности значительно снизило их стоимость. Еще одно автомобильное применение – мониторинг шума, вибрации и жесткости (NVH), которые вызывают дискомфорт у водителей и пассажиров и могут указывать на механические неисправности. Поезда с наклоняющимися кузовами используют акселерометры и гироскопы для расчета необходимого угла наклона.

Вулканология

Современные электронные акселерометры используются в устройствах дистанционного зондирования, предназначенных для мониторинга активных вулканов с целью обнаружения движения магмы.

Потребительская электроника

Ускорители (акселерометры) все чаще встраиваются в персональные электронные устройства для определения их ориентации, например, экрана дисплея. Датчик свободного падения (FFS) – это акселерометр, используемый для обнаружения падения устройства. Он может активировать меры безопасности, такие как парковка головки жесткого диска, чтобы предотвратить повреждение головки и потерю данных при ударе. Данное устройство входит в состав многих распространенных компьютерных и бытовых электронных продуктов, выпускаемых различными производителями. Оно также применяется в некоторых регистраторах данных для контроля условий транспортировки грузовых контейнеров. Продолжительность свободного падения используется для расчета высоты падения и оценки ударной нагрузки на упаковку.

Вход движения

Некоторые смартфоны, цифровые аудиоплееры и персональные цифровые ассистенты содержат акселерометры для управления пользовательским интерфейсом; часто акселерометр используется для отображения экрана устройства в книжной или альбомной ориентации, в зависимости от того, как устройство удерживается. Apple включила акселерометр в каждое поколение iPhone, iPad и iPod touch, а также в каждый iPod nano, начиная с 4-го поколения. Помимо автоматической ориентации экрана, акселерометры в мобильных устройствах могут использоваться в качестве шагомеров в сочетании со специализированными приложениями. Системы автоматического уведомления об авариях (ACN) также используют акселерометры для вызова помощи в случае дорожно-транспортного происшествия. К известным системам ACN относятся OnStar AACN, Ford Link 911 Assist, Toyota Safety Connect, Lexus Link и BMW Assist. Многие смартфоны, оснащенные акселерометром, также предлагают программное обеспечение ACN для загрузки. Системы ACN активируются при обнаружении ускорения, характерного для столкновения. Акселерометры используются в системах электронной стабилизации автомобиля для измерения фактического движения транспортного средства. Компьютер сравнивает фактическое движение автомобиля с действиями водителя, такими как управление и нажатие педали газа. Система стабилизации может выборочно тормозить отдельные колеса и/или снижать мощность двигателя, чтобы минимизировать расхождение между действиями водителя и фактическим движением автомобиля. Это помогает предотвратить занос или опрокидывание автомобиля. Некоторые шагомеры используют акселерометр для более точного измерения количества шагов и пройденного расстояния, чем это возможно с механическим датчиком. Игровая консоль Nintendo Wii использует контроллер Wii Remote, содержащий трехосевой акселерометр, и предназначенный в первую очередь для управления движением. Пользователи также могут приобрести дополнительное устройство, чувствительное к движению, – Nunchuk, чтобы отслеживать движения обеих рук независимо друг от друга. Также используется в Nintendo 3DS. Будильники, определяющие фазы сна, используют акселерометрические датчики для обнаружения движений спящего, чтобы разбудить его в момент, когда он не находится в фазе быстрого сна, что облегчает пробуждение.

Some smartphones, digital audio players and personal digital assistants contain accelerometers for user interface control; often the accelerometer is used to present landscape or portrait views of the device's screen, based on the way the device is being held. Apple has included an accelerometer in every generation of iPhone, iPad, and iPod touch, as well as in every iPod nano since the 4th generation. Along with orientation view adjustment, accelerometers in mobile devices can also be used as pedometers, in conjunction with specialized applications. Automatic Collision Notification (ACN) systems also use accelerometers in a system to call for help in event of a vehicle crash. Prominent ACN systems include OnStar AACN service, Ford Link's 911 Assist, Toyota's Safety Connect, Lexus Link, or BMW Assist. Many accelerometer equipped smartphones also have ACN software available for download. ACN systems are activated by detecting crash strength accelerations. Accelerometers are used in vehicle Electronic stability control systems to measure the vehicle's actual movement. A computer compares the vehicle's actual movement to the driver's steering and throttle input. The stability control computer can selectively brake individual wheels and/or reduce engine power to minimize the difference between driver input and the vehicle's actual movement. This can help prevent the vehicle from spinning or rolling over. Some pedometers use an accelerometer to more accurately measure the number of steps taken and distance traveled than a mechanical sensor can provide. Nintendo's Wii video game console uses a controller called a Wii Remote that contains a three axis accelerometer and was designed primarily for motion input. Users also have the option of buying an additional motion sensitive attachment, the Nunchuk, so that motion input could be recorded from both of the user's hands independently. Is also used on the Nintendo 3DS system. Sleep phase alarm clocks use accelerometric sensors to detect movement of a sleeper, so that it can wake the person when he/she is not in REM phase, in order to awaken the person more easily.

Звуковая запись

Микрофон или барабанная перепонка — это мембрана, реагирующая на колебания давления воздуха. Эти колебания вызывают ускорение, поэтому для записи звука можно использовать акселерометры. Исследование 2012 года показало, что голоса можно обнаружить с помощью акселерометров смартфонов в 93% типичных повседневных ситуаций. В то же время, специально разработанные звуки могут заставить акселерометры выдавать ложные данные. В одном исследовании было протестировано 20 моделей (MEMS) акселерометров для смартфонов, и большинство из них оказались уязвимыми для подобной атаки.

Ощущение ориентации

Ряд устройств XXI века используют акселерометры для ориентации экрана в зависимости от положения устройства (например, для переключения между портретной и альбомной ориентацией). К таким устройствам относятся многие планшетные компьютеры, а также некоторые смартфоны и цифровые камеры. Amida Simputer, портативное устройство на базе Linux, представленное в 2004 году, стало первым коммерчески доступным портативным устройством со встроенным акселерометром. В нем было реализовано множество взаимодействий, основанных на жестах, с использованием этого акселерометра, включая переворачивание страниц, масштабирование изображений, изменение ориентации с портретной на альбомную и множество простых игр, управляемых жестами. По состоянию на январь 2009 года почти все новые мобильные телефоны и цифровые камеры оснащены как минимум датчиком наклона, а иногда и акселерометром, для автоматического поворота изображения, мини-игр, реагирующих на движение, и компенсации дрожания при фотосъемке.

Стабилизация изображения

Видеокамеры используют акселерометры для стабилизации изображения, либо перемещая оптические элементы для корректировки пути света к сенсору и компенсации нежелательных движений, либо сдвигая изображение цифровым способом для сглаживания обнаруженного движения. Некоторые цифровые фотоаппараты используют акселерометры для уменьшения размытости при съемке. Камера откладывает захват изображения, когда она находится в движении. Когда камера стабилизируется (даже на миллисекунду, например, при вибрации), изображение захватывается. Примером применения этой технологии является Glogger VS2 – приложение для телефонов, работающее на телефонах с акселерометрами на базе Symbian, таких как Nokia N96. Некоторые цифровые камеры оснащены акселерометрами для определения ориентации снимаемой фотографии, а также для поворота изображения при просмотре.

Целостность устройства

Многие ноутбуки оснащены акселерометром, который используется для обнаружения падений. В случае обнаружения падения головки жесткого диска паркуются, чтобы предотвратить потерю данных и возможное повреждение головок или диска в результате последующего удара.

Гравиметрия

Гравиметр или гравитометр — это прибор, используемый в гравиметрии для измерения локального гравитационного поля. Гравиметр является разновидностью акселерометра, однако акселерометры чувствительны ко всем вибрациям, включая шум, вызывающим колебательные ускорения. В гравиметре это компенсируется встроенной виброизоляцией и обработкой сигнала. Несмотря на то, что основной принцип конструкции аналогичен акселерометрам, гравиметры обычно разрабатываются с гораздо большей чувствительностью, чем акселерометры, для измерения очень малых изменений гравитации Земли, порядка 1 g. В отличие от них, другие акселерометры часто предназначены для измерения 1000 g и более, и многие из них выполняют многоосные измерения. Требования к временному разрешению для гравиметров обычно менее строгие, поэтому разрешение можно повысить, обрабатывая выходной сигнал с использованием большей "постоянной времени".

Эксплойты и проблемы конфиденциальности

Данные акселерометра, к которым сторонние приложения могут получать доступ на многих мобильных устройствах без разрешения пользователя, используются для вывода обширной информации о пользователях на основе зарегистрированных паттернов движения (например, манера вождения, уровень алкогольного опьянения, возраст, пол, ввод данных с сенсорного экрана, географическое местоположение). Если это происходит без ведома или согласия пользователя, это называется выводовым нападением (inference attack). Кроме того, миллионы смартфонов могут быть уязвимы для взлома программного обеспечения с использованием акселерометров.