《電子技術(shù)應(yīng)用》
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MEMS加速度計(jì)的振動(dòng)校正

2017-08-11

  振動(dòng)校正的來(lái)源

  振動(dòng)校正誤差(VRE)是加速度計(jì)對(duì)交流振動(dòng)(被整流為直流)的響應(yīng),,表現(xiàn)為加速度計(jì)失調(diào)的異常偏移,。在傾角計(jì)等應(yīng)用中,這是一個(gè)重大誤差源,,因?yàn)榧铀俣扔?jì)的直流輸出是目標(biāo)信號(hào),,失調(diào)的任何改變都可能被錯(cuò)誤地解讀為傾角變化,導(dǎo)致誤差一路向下傳遞,,從而引起安全系統(tǒng)誤觸發(fā),、平臺(tái)穩(wěn)定或鉆桅對(duì)準(zhǔn)機(jī)制過(guò)度補(bǔ)償?shù)取?/p>

  VRE高度依賴于加速度計(jì)所經(jīng)受的振動(dòng)特性曲線,不同應(yīng)用施加于加速度計(jì)的振動(dòng)模式會(huì)不同,,因而VRE可能不同。振動(dòng)校正有多種發(fā)生機(jī)制,,本文討論其中的兩種,。

  非對(duì)稱軌

  第一種機(jī)制是非對(duì)稱軌。重力產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)1 g (9.8 m/s2)加速度場(chǎng),,當(dāng)加速度計(jì)敏感軸豎直對(duì)齊時(shí),,其測(cè)量范圍會(huì)有一個(gè)偏移。2 g滿量程范圍的傳感器與重力加速度對(duì)齊時(shí),,將只能測(cè)量1 g峰值振動(dòng),,否則響應(yīng)會(huì)被削波。超過(guò)1 g的對(duì)稱激勵(lì)信號(hào)的平均值將不為零,,原因是在經(jīng)受額外1 g加速度的方向上,,電平會(huì)被削波。

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  圖1.±2 g滿量程范圍的加速度計(jì)因?yàn)榉菍?duì)稱削波而產(chǎn)生的振動(dòng)校正圖解

  圖1中,,一個(gè)激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)施加于2 g滿量程傳感器上,。當(dāng)振動(dòng)為0.3 g rms(300到600樣本之間)時(shí),失調(diào)沒(méi)有可觀測(cè)的偏移,。然而,,當(dāng)振動(dòng)為1 g rms(600到1000樣本之間)時(shí),,VRE約為–100 mg,。

  VRE可建模為一個(gè)截?cái)喾植嫉钠骄?,受加速度?jì)滿量程范圍的限制。當(dāng)傳感器在1 g場(chǎng)中經(jīng)受隨機(jī)振動(dòng)時(shí),,輸入激勵(lì)信號(hào)可建模為一個(gè)平均值μ= 1 g且標(biāo)準(zhǔn)差σ= X的正態(tài)分布,,其中X表示輸入振動(dòng)幅度均方根值,。傳感器輸出建模為雙截?cái)嗾龖B(tài)分布,輸出值下界和上界分別為–R和+R,,其中R為傳感器的最大范圍,。此雙截?cái)嗾龖B(tài)分布的平均值計(jì)算如下:

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