一文带你了解加速度计

测量范围：

传感器输出信号规格支持的加速度水平，通常用±g表示。 这是器件能够测量并通过输出精确表示的最大加速度。 例如，±3g加速度计的输出与高达±3g的加速度成线性关系。 若加速到4g，则输出可能无效。 注意，极限值由绝对最大加速度规定，而不是由测量范围规定。 4g加速度不会使±3g加速度计失效。

加速度计灵敏度：

加速度（输入）变化与输出信号变化之比。 它定义加速度与输出之间的理想直线关系（图1中的灰线）。 灵敏度用特定电源电压来规定，对于模拟输出加速度计，单位通常是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），或表示为一个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比例关系。例如，电源加倍，则灵敏度加倍。

温度引起的灵敏度变化一般用每°C的百分比(%)变化来表示。 温度效应由机械应力和电路温度系数共同造成。

图1. 非线性度衡量加速度计响应（黑线）与理想线性响应（灰线）的偏差。 此图仅用于说明，并未显示实际加速度计数据。

非线性度：

理想情况下，电压与加速度之间是线性关系，用器件的灵敏度来描述。 非线性度衡量实际灵敏度与理想的恒定灵敏度之间的偏差，用相对于满量程范围(%FSR)或正负满量程(%FS)的百分比来表示。 通常，FSR = FS+FS。 ADI加速度计的非线性度非常低，绝大多数情况下可忽略不计。

封装对齐误差：

加速度计检测轴与封装参考轴的夹角（参加图2）。 "输入轴对齐"是此误差的另一种术语。 封装对齐误差的单位为"度"。 封装技术通常会将裸片与封装的对齐精度控制在约1°以内。

（正交）对齐误差：

多轴器件之间的角度与理想角位移（通常为90°）的偏差（参加图2）。 ADI加速度计是在单片硅上采用光刻法制造而成，轴间对齐误差一般不是问题。

跨轴灵敏度：

衡量对某一轴施加一个加速度时，在另一轴上产生多大的输出，通常表示为百分比。 两个轴之间的耦合是由对齐误差、蚀刻不精确性和电路串扰共同造成。

0 g偏置电平：

指无加速度（0输入）时的输出电平。 模拟传感器通常将其表示为V或mV，数字传感器则用代码数(LSB)表示。 0 g偏置用特定电源电压来规定，通常与电源电压成比例（大多数情况下，0 g偏置标称值为电源电压的一半）。

0g偏置常常从多个方面加以规定：

*0g电压(V)，规定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25°C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，或偏置温度系数(mg/°C)，描述温度每改变1 °C，输出的变化幅度。

* 偏置电压灵敏度，描述"0偏置电平"变化与电源变化的关系。 此参数的单位通常是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，指噪声输出的功率频谱密度的平方根。 总噪声由下式确定：

噪声 = 噪声密度 * sqrt(BW * 1.6)

其中BW为加速度计带宽，由加速度计输出端的电容设置。

ADI加速度计的噪声为高斯噪声且不相关，因此可通过对多个加速度计的输出求均值来降低噪声。

总噪声：

相对于理想输出的随机偏差，等于噪声密度与噪声带宽平方根的乘积。 此参数的单位通常为mg-RMS。

图2. 封装对齐误差α和传感器对齐误差θ。α为传感器轴与封装轴的夹角。θ为传感器轴与正交轴的偏差，即(ysensor – xsensor)与90°之差。

输出数据速率：

在数字输出加速度计中，它定义数据的采样速率。 带宽指在规定输出数据速率时可以采样而不会混叠的最高频率信号。 根据奈奎斯特采样准则，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。