“地上跑的”、“天上飞的”都有它——加速度传感器

来源:传感器观察站

发布时间:2026-05-22

加速度传感器按照工作原理可分为压阻式、电容式、压电式。电容式是目前主流技术,主要是体积小、功耗低、成本优,被广泛用于消费电子和汽车领域。压电式适合高频振动测量,常用于工业设备状态监测。压阻式的结构相对简单,成本可控,常用于汽车碰撞检测(安全气囊)、工业振动监测等放面。

目前全球加速度传感器市场是一个由消费电子驱动着销量、汽车和工业领域驱动价值增长的成熟市场。2025年全球市场销售额约为25.13亿美元,预计到2032年将增长至36.01亿美元,年复合增长率约5.2%左右。

加速度传感从近百年前的“庞然大物”演变为今天“无处不在”的智能传感器,从工业专用走向大众消费,一直在不断的微型化和智能化

1924年,McCollum和Peters设计的商业加速度计,当时主要应用于建筑、航空航天、地震记录等一些早期工业和科研工作。但其结构简单,比较笨重。1943年,Brüel & Kjær推出首台商用压电加速度计(4301型),这台商用压电加速度计以压电式主导,材料从罗谢尔盐到陶瓷材料,性能得到了提升。1979年,首款硅微机械压阻式加速度计问世,MEMS技术开始萌芽,压阻式与电容式微加速度计出现,从此开始在汽车安全(如气囊)、大规模应用。1993年,ADI推出用于汽车气囊的电容式加速度计ADXL50,MEMS加速度计实现了规模化生产,集成度得到提高,成本下降,逐渐走向了消费电子(手机、机)、汽车电子,得到了大规模普及。2010年至今加速度传感器向高精度、低功耗、多传感器融合、智能化发展。应用也越来越广泛,逐步走向工业物联网、预测性维护、高端导航、、航空航天等领域。

航空航天领域,加速度传感器是核心惯性器件,对于飞行器的导航、姿态控制和精密操作至关重要。其应用广泛,从地球表面的飞机到深空探测的航天器均有涉及。如航天器高精度导航、控制、空间微重力、科学探测、卫星姿态、轨道确定、航空飞行器导航等等。

科技前沿我国研究成果也是硕果累累。

我国加速度传感器的科研进展覆盖了从基础材料创新、新型器件设计到高端工程应用的各个层面,在前沿基础科研,北京理工大学范绪阁团队:研制出国际公认的“首个石墨烯加速度传感器。利用两层碳原子悬浮硅质量块的独特结构,其灵敏度比传统硅基传感器高3个数量级,同时质量块体积缩小3个数量级。

南京航空航天大学课题组:研制出紧凑型抗磁悬浮加速度计,利用抗磁悬浮实现无摩擦支撑,器件体积仅12.0 cm³,在特定带宽内实现高灵敏度,适用于对空间敏感的应用。

北京信息科技大学与清华大学团队:提出基于多目标遗传算法的全局优化方法,通过算法自动协同优化MEMS加速度计的多个性能指标(如灵敏度、带宽),可让灵敏度提升85.5%,为复杂高性能器件设计提供了新方法。

在高端工程和应用中华中科技大学团队,研制用于月表探测的MEMS短周期月震计,预计2026年发射,以研究月球地质活动,承担 “嫦娥7号”月震计研制任务。其开展 “旋转加速度计重力梯度仪” 的研究,为航空重力梯度测量系统研制高精度、高稳定性的加速度计。天羿领航科技:推出全国产 “陶瓷管壳MEMS加速度计”,它低噪声、宽频响、高过载(12000g) 的特点,专为装备引信、等高端工业场景设计,实现对进口产品的国产替代。华中科技大学刘骅锋团队:“高精度MEMS惯性传感器”系列专利已完成 科技成果转化,包涵盖高精度MEMS工艺、重力传感器设计等,解决了交叉轴灵敏度高、分辨率低等问题,已作价投资进入产业化阶段。


未来,高性能加速度计的发展将更侧重于 “多模态融合”“智能集成” ,将不再是一个孤立的器件,而是能够与传感器协同,并在本地具备初步智能处理能力的系统。我国加速度传感器科研正沿着原理创新高端工程攻关两条主线齐头并进,在石墨烯传感等前沿领域已达到世界先进水平,并在航天、高端仪器等关键领域加速实现自主可控。

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