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加速度计原理(一文带你了解加速度计)

加速度计原理(一文带你了解加速度计)

测量范围:传感器输出信号规范所支持的加速度水平,通常用g表示,这是设备能够测量并通过输出准确表达的最大加速度。例如,3G加速度计的输出与3G以下的加速度呈线性关系。如果加速到4g,输出可能无效。请注意,极限值是由绝对最大加速度指定的,而不是由测量范围指定的。4g加速不会禁用3g加速计。

加速度计灵敏度:加速度(输入)变化与输出信号变化之比。它定义了加速度和输出之间的理想线性关系(图1中的灰线)。灵敏度由特定的电源电压决定。对于模拟输出加速度计,单位通常为MV/g;对于数字加速度计,单位通常是LSB/g或mg/LSB。它通常表示为一个范围(最小值、典型值、最大值),或者典型值加上偏差百分比(%)。对于模拟输出传感器,灵敏度与电源电压成正比。比如电源加倍,灵敏度也加倍。

温度引起的灵敏度变化通常表示为每摄氏度变化的百分比(%),温度效应由机械应力和电路温度系数引起。

图一。非线性衡量加速度计响应(黑线)与理想线性响应(灰线)的偏差。该图仅用于说明,并未显示实际的加速度计数据。

非线性:理想情况下,电压和加速度的关系是线性的,用器件的灵敏度来描述。非线性测量实际灵敏度和理想恒定灵敏度之间的偏差,以相对于满量程范围(%FSR)或正负满量程(%FS)的百分比表示。一般来说,FSR=FS FS。ADI加速度计的非线性非常低,大多数情况下可以忽略不计。

封装对准误差:加速度计检测轴与封装参考轴之间的角度(见图2)。“输入轴对齐”是该误差的另一个术语。包装对齐误差的单位是“度”。封装技术通常将管芯和封装之间的对准精度控制在1以内。

(正交)对准误差:多轴设备之间的角度与理想角位移(通常为90)的偏差(见图2)。ADI加速度计通过光刻技术制作在单片硅片上,轴对准误差通常不是问题。

跨轴灵敏度:当一个加速度施加到另一个轴上时,一个轴上产生多少输出的量度,通常用百分比表示。两个轴之间的耦合是由对准误差、蚀刻不精确和电路串扰引起的。

g偏置电平:指没有加速度的输出电平(0输入)。模拟传感器通常表示为V或mV,而数字传感器表示为LSB。0 g偏置由特定的电源电压指定,通常与电源电压成正比(大多数情况下,0 g偏置的标称值为电源电压的一半)。

0g偏置往往是从很多方面来规定的:*0g电压(V),规定了在0g加速度下输出的预期可能电压范围。

*输出与理想值的偏差,也称为初始偏置误差,在25C时规定,表示为加速度误差(G)或输出信号(模拟传感器为mV,数字传感器为LSB)。

* 0g失调与温度的关系,即偏置温度系数(mg/C ),描述温度每变化1C时输出变化的幅度。

*偏置电压灵敏度,描述“0偏置电平”变化和电源变化之间的关系。该参数的单位通常是mv/V、mg/V或LSB/V.

* 0g总误差,包括所有误差。

加速度计噪声密度:单位为ug/rt(Hz) RMS,指噪声输出的功率谱密度的平方根。总噪声由以下公式确定:

噪声=噪声密度* sqrt(BW * 1.6)

其中,BW是加速度计的带宽,由加速度计输出端的电容设置。

ADI加速度计的噪声是高斯噪声,不相关,因此可以通过对多个加速度计的输出求平均值来降低噪声。

总噪声:与理想输出的随机偏差,等于噪声密度和噪声带宽的平方根的乘积。这个参数的单位通常是mg-RMS。

图二。封装对准误差和传感器对准误差。是传感器轴和封装轴之间的角度。是传感器轴与正交轴的偏差,即(y sensorx sensor)与90之差。

输出数据速率:在数字输出加速度计中,它定义了数据的采样率。带宽指的是在指定输出数据速率的情况下,无混叠情况下可以采样的最高频率信号。根据奈奎斯特采样标准,带宽为输出数据速率的一半。

在模拟输出加速度计中,带宽定义为响应降至直流(或低频)加速度响应的-3dB时的信号频率。

标签:误差偏差输出


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