一句话总结原理
现在市面上99%的MEMS加速度计都是电容式的：
惯性让小质量块发生微小位移------>改变电容------>电容变化转换成电信号------>算出加速度
MEMS加速度计 == 微型牛顿第二定律测试仪
一、结构原理
芯片内部是用硅刻出来的微型机械结构，核心就4样东西：
1、可动质量块（惯性快）
中间一块小重物，悬空，能前后，或者左右移动
2、弹性梁（微型弹簧）
拉住质量块，让它能动，但又不会乱动。
3、固定电极
贴在芯片基底上，不动
二、
跟质量块在一起，质量块动，它就跟着动
最经典的结构：
梳齿状，又名交叉电容结构
对应的文字版结构示意图
两轴或者三轴的就是把这个结构在XYZ三个方向上各做一套，或者集成一体。
二、工作原理
完全按照牛顿第二定律 F = ma 来：
1、没加速度 / 匀速运动
质量块不动------>电极间间距不变------>电容稳定
2、一有加速度
质量块因为惯性，会滞后一下，相对固定电极产生纳米级的微小位移
3、位移导致电容变化
电极的重叠面积，或者电极的间距变化，使电容C产生变化。
4、芯片内部ASIC电路
把电容变化------>转成电压------>转成数字信号，直接输出：加速度值 g 或 m/s²
简单的对应关系如下
加速度 a ↑ → 质量块位移 x ↑ → 电容变化 ΔC ↑
芯片直接读ΔC就知道加速度有多大
三、加速度计的参数指标与结构的关系
四、牛顿第二定律与MEMS加速度计的关系
1、回顾下牛顿第二定律
物体的加速度，与它受到的合外力成正比，与它的质量成反比；加速度方向与合外力方向一致。
公式： F = m x a
2、三个最关键的理解
1、力 → 产生加速度
没有力，就没有加速度（静止或匀速直线运动）。
2、质量越大，越难被加速
质量是惯性的量度：越重，越 "不愿意" 改变运动状态。
3、方向严格一致
加速度朝哪，合外力就朝哪。
3、MEMS加速度计与牛二的对应关系
1、芯片里谁是m
**可动质量块（Proof Mass）**它就是那个 "有惯性、不愿意乱动" 的小质量。
2、芯片里谁是a
你要测的外界加速度:手机晃了/机器震动了/汽车急加速 / 急刹车,这些都是输入的a.
3、芯片里谁是F
惯性力 + 弹簧的回复力
当外界给加速度 a，质量块因为惯性滞后 ，会对弹簧产生一个惯性力：F惯=m⋅a
4、弹簧与F的平衡关系
弹簧被拉动，产生弹性回复力：F弹=k⋅x
k：弹簧刚度
x：质量块的位移
5、最终平衡
稳定时，二力平衡：m⋅a=k⋅x
4、MEMS加速度计的全部原理
加速度 a → 让质量块产生惯性力 → 拉动弹簧产生位移 x → x 与 a 严格成正比 → 用电容测出 x → 反推出 a。
MEMS加速计的全部结构就是为了测试那个x，从而算出那个a
五、MEMS加速度计的核心（ 位移 x → 电容变化 ΔC ）
绝大多数 MEMS 加速度计用差动电容结构：
- 上电容：C1
- 下电容：C2
- 静止时：C1=C2=C0
质量块向上动 x：
- C1 变大
- C2 变小
小位移下线性近似 ：ΔC= C1−C2 ∝ x
六、MEMS加速度计的工程标定
加速度常用 g 作单位：
反算加速度
六位置静态标定法
通过标定得到零偏 D0 和灵敏度 S ，并能用代码把加速度计输出的数字量 D 转换成实际加速度值 ag，这套方案是消费 / 工业级 MEMS 加速度计最常用的静态标定法，测试设备（如转台、水平台）都适配。
标定的本质就是：
1、测不同已知加速度下的数字量 D
2、用线性拟合算出 D0（零 g 偏置）和 S（灵敏度，LSB/g）
标定的前置条件：
- 测试设备：高精度水平台 / 转台（精度≥0.01°）
- 标定轴：以 Z 轴为例（X/Y 轴同理）
- 已知加速度：利用重力加速度 g，通过摆放角度得到固定加速度
标定步骤：
操作细节
- 每个位置稳定后，采集至少 100 组数据，取平均值作为 Di（减少噪声）
- 摆放时保证轴与重力方向严格平行 / 垂直（转台角度误差≤0.1°）
标定计算公式
1、取 4 个 0g 位置的平均值：
2、计算灵敏度 S（数字量 /g）
用 ±1g 位置的差值：
3、验证线性度误差
线性度误差
