Emma

解密美“拆弹部队”配备的穿戴式爆炸检测系统背后的加速计

Emma 在 2013-10-24 建立的討論區
最後回覆由ADIForum於2013-10-28提供

(本文引用自《电子工程专辑》文章《美“拆弹部队”配备穿戴式爆炸检测系统,ADI高量程加速计入选》,链接:http://www.eet-china.com/ART_8800691232_480501_NT_8d0b5cac.HTM

 

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ADI最近推出具有“同类最高带宽和最低功耗的3轴、200g数字MEMS加速度计ADXL375”。该加速度计能够在±200g满量程范围内,连续测量撞击或冲击的持续时间和幅度而不出现饱和。在高达1,600Hz的全带宽条件下,ADXL375功耗为140μA,据称不到竞争产品的一半,3.2kHz采样速率也是其两倍以上。


ADXL375内置冲击监测中断,可自主检测冲击或振动事件,而无需处理器实时监测,在冲击事件发生时,ADXL375会给出中断,唤醒处理器。此外,内置的32级FIFO支持中断触发模式,可在中断发生时自主记录中断前后的加速度数据,以便主处理器充分休眠。目前,ADXL375已经被用于美军最新一代穿戴式爆炸检测系统Blast Gauge,用于测量和记录震荡事件数据,然后进一步用于进行健康和安全评估。

 

ADI微机械产品线亚太区市场和应用经理赵延辉说,美军在执行任务时,每位士兵身上至少佩戴三个这样的传感器,分布在脑后、肩部和胸前,它们会记录士兵主要身体部位所受到的加速度冲击,通过计算判定士兵身体能否承受此种冲击负荷,并用绿灯、黄灯和红灯进行相应报警提示,以免对身体造成严重伤害。

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利用ADXL375实现系统级低功耗的冲击监测

 

另一个典型应用则来自“高危体育运动”领域,包括滑板、冰球、滑雪、摩托车、F1方程式、拳击和跆拳道等体育项目。他们的共同点都在于需要对运动员在训练和比赛过程中身体所承受的冲击状况进行记录,用以了解运动员的身体状况、训练效果和运动防护措施,再借助计算机算法分析实现智能化辅助训练。

 

除了军事和体育领域,该产品的应用目标还包括工业机械冲击和振动监测、易损物品搬运监测以及贵重仪器误操作监测等。赵延辉表示,之所以将ADXL375设计成高带宽类型,是考虑到在瞬间的冲击和振动发生时,加速度计检测到的脉冲信号波形中含有非常丰富的高频分量。一般而言,任意的一个波形都是由多个正弦波的多次斜波组成,如果要把这个波形理想的还原出来,传感器就必须具备高带宽特性。

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什么应用需要大量程加速计

 

他同时指出,大量程加速度计的设计难点主要来自传感器处理电路单元,例如运放和ADC等调理电路。“电容式加速度计的工作原理,是通过检测两个极板间电容值的变化来产生电信号的。量程设计越大,则相同运动距离的情况下,电容值的变化就越小,相应处理电路部分的能力就要越强,而ADI的优势恰恰就在于此,所以实现200g甚至更高的量程才成为可能。”

 

赵延辉透露说,在实际应用中,用户还往往原意同步采用其ADXL362低功耗、3轴MEMS加速度计作为智能型、连续工作、运动激活开关的一部分,以延长密封环境中的电池使用时间。ADXL362是一款低g(2g)加速度计产品,功耗不到2μA,一旦有微小的加速度变化即可通过ADXL362实时检测到并触发系统上电开始工作。如果从成本角度考虑,ADXL375和ADXL362的组合使用也可以避免给电源管理系统做单独的防油防水防尘处理,从而降低系统设计的成本。

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组合使用ADI传感器

結果