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MEMS加速度计可替换解决方案

作者:admin  更新时间:2019-07-08

  一般,加速度计会经受不同幅度的振动,但上述这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正,这是高性能加速度计的一个重要指标。

  本文将告诉你们——

  MEMS 加速度计中的振动校正是如何发生的?

  测量振动校正需要知道的参数以及使用的技术。

  作为案例研究,文中会讨论低噪声、低功耗加速度计 ADXL355 的振动校正。ps.低振动校正误差以及所有其他特性,使这款器件成为上述精密应用的理想之选。

  振动校正的来源

  振动校正误差 (VRE) 是加速度计对交流振动(被整流为直流)的响应,表现为加速度计失调的异常偏移。在倾角计等应用中,这是一个重大误差源,因为加速度计的直流输出是目标信号,失调的任何改变都可能被错误地解读为倾角变化,导致误差一路向下传递,从而引起安全系统误触发、平台稳定或钻桅对准机制过度补偿等。

  VRE 高度依赖于加速度计所经受的振动特性曲线,不同应用施加于加速度计的振动模式会不同,因而 VRE 可能不同。振动校正有多种发生机制,本文讨论其中的两种。

  非对称轨

  重力产生一个静态 1 g (9.8 m/s2) 加速度场,当加速度计敏感轴竖直对齐时,其测量范围会有一个偏移。2 g 满量程范围的传感器与重力加速度对齐时,将只能测量 1 g 峰值振动,否则响应会被削波。超过 1 g 的对称激励信号的平均值将不为零,原因是在经受额外 1 g 加速度的方向上,电平会被削波。

  一个激励振动信号施加于 2 g 满量程传感器上。当振动为 0.3 g rms(300到600样本之间)时,失调没有可观测的偏移。然而,当振动为 1 g rms(600到1000样本之间)时,VRE约为 –100 mg。

  结语

  为加速度计选择合适的带宽以抑制高频振动,可以避免很多振动相关问题。通过放大谐振时的振动耦合,包装因素(如封装和安装谐振)也会影响 VRE。确保封装有适当的刚度,让封装和安装谐振频率位于加速度计带宽之外,是实现良好振动校正性能的关键。

  总之,振动校正误差是 MEMS 加速度计的一个重要指标,设计利用 MEMS 加速度计在高振动环境中进行直流测量时,应当考虑这种效应。