三軸加速度傳感器是基于加速度的基本原理去實現工作，其特點時體積小和重量輕。三軸加速度傳感器是加速度傳感器中用來測量空間加速度的傳感器，即測量物體在空間中速度變化的快慢，三軸加速度傳感器與單軸、兩軸加速度傳感器在測量原理上沒有差別，他們的主要差別在于測量的維度不同，三軸加速度傳感器主要是將空間加速度在X、Y、Z三個軸上進行分解，在一定的技術上三個單軸就可以變成一個三軸。本文比較使用三軸加速度傳感器與使用單/雙軸加速度傳感器有什么優點，以及如何使用Digi-Key的技術資源來加速設計進程。 

三軸加速度傳感器的優點

全面掌握物體的運動狀態，雙軸加速傳感器可以保證XY平面上的傾斜角檢測。但是在實際應用中，很難保證傾斜只發生在XY平面。加上第三條軸之后，便可全面掌握物體的運動狀態。三軸加速度傳感器除了像雙軸加速度傳感器一樣，可以分別計算出在XY平面、YZ平面、XZ平面的傾斜角外。還可以計算出每條軸與參考位置的夾角。圖1， XYZ三軸與參考位置的夾角。

圖1：XYZ三軸與參考位置的夾角

θ 水平面與X軸夾角

Ψ水平面與Y軸夾角

Φ重力矢量與Z軸夾角

引入參考位置的概念，一般把參考位置設置為：z軸上重力分量為1，而XY軸上沒有重力分量的位置。此時θ、Ψ、Φ的角度為0。通過計算θ、Ψ、Φ三個角度，便可知道物體的運動狀態。

圖2：XYZ三軸與參考位置的夾角計算公式

檢測傾斜角：三種加速度傳感器比較

該使用哪種加速度傳感器，應根據具體的應用要求而定，比如檢測傾斜角范圍、檢測對象在XYZ三軸運動上是否有限定、檢測精度要求等等。

硬件實現

但是在實際應用中，很難保證傾斜只發生在X-Y平面。因此，用三軸傳感器的傾角計算公式可拓展如下：

上述公式基本解決了靜態環境下的傾角計算，我們再考慮一種更復雜的場景，運動條件下計算傾角，就需要再增加一個限定條件，即：

目前，在消費類產品中使用的加速度主要為數字輸出（I2C/SPI），可以非常簡單的跟MCU通信，實現測量功能。ST提供的產品按照精度分為LIS2DH12TR（12bit），LIS2HH12TR（16bit），車規加速度AIS328DQTR（12bit）。

傾斜角度的精度和加速度值的分辨率之間的關系:

8bit的ADC可以得到3.4。以上的精度

10bit的ADC可以得到0.8。以上的精度

12bit的ADC可以得到0.2。以上的精度

14bit的ADC可以得到0.05。以上的精度

16bit的ADC可以得到0.0124。以上的精度

本文小結 

本系列文章僅僅討論了檢測傾斜角一個方面的應用。如果在實際應用中需要考慮更多的應用，通常要收集分析整理各個方面的信息。此時三軸加速度傳感器的功能往往是單軸/雙軸加速度傳感器無法替代的。