【導讀】盡管阻尼器是該系統的重要組成部分，但我們將把它擱置到本系列的下一篇文章中，因為它對于 EE 來說可能有點神秘，并且可能需要幾段文字來介紹阻尼器的基本概念。
如圖1所示的質量-彈簧-阻尼器結構可用于測量加速度。
圖 1. 質量-彈簧-阻尼器結構
已知數量的質量，通常稱為檢驗質量（或測試質量），通過彈簧連接到傳感器框架。
盡管阻尼器是該系統的重要組成部分，但我們將把它擱置到本系列的下一篇文章中，因為它對于 EE 來說可能有點神秘，并且可能需要幾段文字來介紹阻尼器的基本概念。
我們來看看圖1所示的結構是如何檢測加速度的。
當傳感器框架因外力而加速時，檢測質量由于其慣性而趨于“向后移動”。這會改變檢測質量相對于傳感器框架的相對位置，如下圖所示。
圖 2. (a) 當沒有外力時，檢驗質量處于靜止位置。 (b) 當框架向右加速時，傳感器框架中的觀察者觀察到檢驗質量移至其靜止位置的左側。
圖 2(a) 顯示了沒有外力時處于靜止位置的檢驗質量。當框架受到外力時，如圖2(b)所示，框架向右加速。檢驗質量初傾向于保持靜止，這改變了檢驗質量相對于框架的相對位置(d 2 < d 1 )。
傳感器非慣性（即加速）坐標系中的觀察者觀察到檢驗質量移至其靜止位置的左側。彈簧由于檢測質量的位移而被壓縮，并在檢測質量上施加與位移成比例的力。彈簧施加的力將檢驗質量推向右側，并使其沿外力方向加速。
如果為系統的不同參數選擇適當的值，則檢驗質量位移將與框架加速度的值成正比（在系統的瞬態響應消失之后）。
總而言之，質量-彈簧-阻尼器結構將傳感器框架的加速度轉換為檢驗質量位移。剩下的問題是，我們如何測量這個位移？
測量檢驗質量位移：電容傳感方法
檢驗質量位移可以通過多種方法測量。一種常見的方法是圖 3 中所示的電容傳感方法。
圖3
有兩個電極固定在傳感器框架上，還有一個可移動電極連接到檢測質量塊。這將創建兩個電容器 C s1和 C s2，如圖 3 所示。
當檢測質量塊沿一個方向移動時，可移動電極和固定電極之一之間的電容增加，而另一個電容器的電容減小。這就是為什么我們只需要測量感應電容器的變化來檢測檢驗質量的位移，該位移與輸入加速度成正比。
使用同步解調的加速度計信號調節
為了準確測量感應電容的變化，我們可以應用同步解調技術。圖 4 顯示了 Analog Devices 的ADXL 系列加速度計中采用的信號調節的簡化版本。
圖 4. 圖片（改編）由Analog Devices提供
在這種情況下，使用1MHz方波作為感測電容器C s1和C s2的交流激勵。施加到固定電極的方波具有相同的幅度，但彼此相位差 180°。當可移動電極處于靜止位置時，放大器輸入端的電壓為零伏。
當可移動電極靠近其中一個固定電極時，來自該電極的激勵電壓的大部分出現在放大器輸入端 V橋上，這意味著放大器輸入端出現的方波與激勵電壓同相較近的電極。
例如，在圖 4 中，放大輸出是與 Vdrive +同相的方波， 因為 C s1大于 C s2。
V橋的振幅是檢測質量位移的函數；然而，我們還需要知道V橋相對于Vdrive + 和Vdrive-的相位關系 ，以確定質量塊向哪個方向位移。
同步解調器基本上將放大器輸出乘以激勵電壓（Vdrive + 或Vdrive- ），將放大器輸出處的方波轉換為直流電壓，從而顯示位移量及其方向。
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