综述
六维加速度传感器的研究背景及意义
我国进多年来，经过科学技术的进步发展，传感元件与传感器的制造技术有了长足的进步，但是在先进的技术方面，我国与国外发达国家相比仍具有较大的差距。国外传感器的新理论，新方法，新技术，新工艺，新产品，新材料不断涌现，切大多数产品已经变为现实；而我国传感器的关键核心技术严重滞后，科技创新差，拥有自主知识产权较少，造成传感器产品缺乏市场竞争力，从而减缓了国内工业装备，数码电子，物联网等战略性新兴产业的顺利推进。由此可见，我国政府部门重点投入，重点发展传感器产业是一项非常理智并且极富远见的决策。
加速度是由于力的作用而产生的，他是连通运动学和静力学的纽带，精确获取物体的加速度信息有利于对其动力学展开更加深入的研究。加速度作为描述物体运动状态的一个重要物理量，已经被广泛应用于检测技术的各个方面。而对于加速度信号的获取，主要是通过相应的加速度传感器来获得的。在当今，随着科学技术的不断完善与发展，在许多的领域，比如，惯性导航，交通运输，机器人控制，虚拟现实，振动测试与控制等，越来越多地需要能同时测量六维加速度信息的传感器。如今一体化式六维加速度传感器正朝着两个方面发展：一是采用了微机电系统（MEMS）技术对传感器进行微型化，这种类型的传感器具有体积小，质量轻，性能可靠等特点，但是分辨率还是有待提高；二是采用传统的加工方法应用新型的测量原理来提高加速度传感器的分辨率，增大测量范围和频带宽度。到目前为止，能够作为产品发布的六维加速度传感器还非常少，其主要原因是六维加速度传感器结构复杂，精度差，频带窄，价格高。
惯性导航系统（INS，Intertial Navigation System）也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量（如无线电导航那样）的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航系统属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出运动体的当前位置。惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系，使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中，并给出航向和姿态角；加速度计用来测量运动体的加速度，经过对时间的一次积分得到速度，速度再经过对时间的一次积分即可得到位移。目前，惯性导航系统中惯性测量装置一般包括3个单轴加速度计和3个陀螺仪，分别测量运载体在三维空间内的3个线加速度和3个角速率。加速度计与陀螺仪是分离的元件，不但体积大，成本高，缺乏角加速度信息，而且对于控制大姿态角，大机动状态的运动都很困难。当应用了一体化的六维加速度传感器获取上述信息，不但可提高精度和带宽，而且可节省空间和成本，对提升导航系统的控制性能具有重要意义。
除此之外，六维加速度传感器在交通运输，生物医疗，数码电子，虚拟现实等领域都有着广泛的应用前景，其技术水平甚至会影响到国民经济的发展速度。显而易见，随着产品性能的提升，以及人们工作质量，生活质量的逐步提高，本来对六维加速度传感器的刚性需求必将越来越突出。目前，单维加速度传感器的技术比较成熟，基于压电，压阻，光纤等各种检测机理，在市场上都能找到相应的产品。然而，多维加速度传感器在市场上并不多见，国内外科学家对其研究也主要集中在三维领域。六维加速度传感器与单维和三维加速度传感器在技术层面上有着本质的区别，前者的实现机理比后两者的要复杂得多，且后两者的研究思路和基本结论一般不适用于前者。所以，我们现在需要对六维加速度传感器进行深入的理论与试验研究，这大大的有助于推动多维传感器产业及其相关产业的发展，这完全符合我国科技的长期发展需求和战略规划方向，顺应“中国梦”的本质内涵，具有十分明显的科学意义和实用价值。
六维加速度传感器的国内外研究现状
从检索到的文献资料来看，国内外正在研究的六维加速度传感器从待测六维加速度在传感器上的作用部位来划分，主要有质量块作用型和基座作用型两类。
- 质量块作用型六维加速度传感器
目前研究类人机器人手腕处的加速度所产生的惯性力对抓取动作的影响以及开发人类手势识别系统都是比较热门的课题，通过检测两个构件之间的相对六维加速度参量能够为上述两项课题提供必须的反馈信息。为此，一些学者对质量块作用型六维加速度传感器展开了研究，即将其中一个构件1固定在传感器的质量块上，另一个构件2固定在传感器的基座上，待测加速度作用于质量块上，质量块与基座之间的弹性梁在质量块惯性力的作用下产生变形，从而引起粘贴在梁上的敏感元件输出电信号。通过建立输出电信号与输入加速度之间的数学模型，计算构件1相对于构件2运动的六维加速度。由于这里构件1和构件2可以同时运动，也可以只有一个运动，另一个静止，传感器测量出的仅仅是两个构件之间的相对加速度，因此，本文将这类传感器也称为“六维相对加速度传感器”。
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