Chris Murphy

我的消費級加速度計理論上可以測量<1°的傾斜度。在溫度和振動存在的情況下，這仍然可能嗎？

答：

答案很可能是否定的。圍繞確定的傾斜精度值的問題總是很難回答，因為在MEMS傳感器性能方面需要考慮許多環境因素。通常，消費級加速度計很難在動態環境中檢測到小于1°的傾斜度。為了證明這一點，將通用消費級加速度計與下一代低噪聲、低漂移和低功耗MEMS加速度計進行了比較。該比較著眼于傾斜應用中存在的許多誤差源，以及可以補償或消除哪些誤差。

零g偏置精度、焊接引起的零g偏置偏移、PCB外殼對準引起的零g偏置偏移、零g偏置溫度系數、靈敏度精度和溫度系數、非線性和跨軸靈敏度等誤差是可以觀察到的，可以通過組裝后校準過程來減少。其他誤差術語，如遲滯、壽命范圍內的零g偏置偏移、壽命范圍內的靈敏度偏移、濕度引起的零g偏移以及溫度隨時間變化引起的PCB彎曲和扭曲，無法在校準中解決，否則它們需要一定程度的現場服務才能減少。對于此比較，假設跨軸靈敏度、非線性和靈敏度得到補償，因為與溫度系數偏移漂移和振動校正相比，它們需要更少的努力來最小化。

表1顯示了消費級ADXL345加速度計理想性能規格和相應傾斜誤差的估計值。當試圖達到最佳的傾斜精度時，必須應用某種形式的溫度穩定或補償。在本例中，假設恒溫為 25°C。無法完全補償的最大誤差因素是溫度失調、偏置漂移和噪聲。可以降低帶寬以降低噪聲，因為傾斜應用通常需要低于1 kHz的帶寬。

表2顯示了ADXL355的相同標準。短期偏置值是根據ADXL355數據手冊中的根艾倫方差圖估算的。在25°C時，通用ADXL0的補償精度為1.345°，工業級ADXL355的傾斜精度為0.005°。比較ADXL345和ADXL355可以看出，噪聲等較大的誤差貢獻因素從0.05°顯著降低到0.0045°，偏置漂移從0.057°降低到0.00057°。這表明MEMS電容式加速度計在噪聲、溫度系數、失調和偏置漂移方面的性能有了巨大的飛躍，在動態條件下實現了更高水平的傾斜精度。

選擇更高等級的加速度計對于實現所需性能至關重要，特別是當您的應用需要<1°傾斜精度時。 應用精度可能因應用條件（較大的溫度波動、振動）和傳感器選擇（消費級與工業級或戰術級）而異。在這種情況下，ADXL345需要大量的補償和校準工作才能實現<1°的傾斜精度，從而增加整個系統的工作量和成本。根據最終環境和溫度范圍的振動幅度，這甚至可能無法實現。在25°C至85°C的溫度范圍內，溫度系數偏移漂移為1.375°，已經超過了傾斜精度低于1°的要求。

對于ADXL355，25°C至85°C的溫度系數失調漂移為

如表3所示，振動校正誤差（VRE）是加速度計暴露于寬帶振動時引入的失調誤差。當加速度計暴露于振動時，VRE在傾斜測量中會產生顯著誤差，而溫度和噪聲貢獻的偏移為0 g。這是它被排除在數據手冊之外的關鍵原因之一，因為它很容易使其他關鍵規格黯然失色。

在振動幅度較大的環境中，必須使用更高g范圍的加速度計，以最大程度地減少導致偏移的削波。表4顯示了ADXL35x系列加速度計及其相應的g范圍和帶寬。

從ADXL35x系列中選擇一款器件用于傾斜應用，將提供高穩定性和可重復性，對溫度波動和寬帶振動具有魯棒性，并且與低成本加速度計相比，需要的補償和校準更少。 密封封裝有助于確保最終產品在出廠后很長時間內符合其可重復性和穩定性規格。ADI公司的下一代加速度計可在所有條件下提供可重復的傾斜測量，無需在惡劣環境中進行大量校準，即可將傾斜誤差降至最低，并最大限度地減少部署后校準的需求。

審核編輯：郭婷