問題：

我的消費級加速度計理論上可以測量小于1°的傾斜。在溫度變化及振動條件下是否仍然可以實現(xiàn)這樣的測量精度？

答案：

答案很可能是否定的。關(guān)于明確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(huán)境因素。通常，消費級加速度計難以在動態(tài)環(huán)境中檢測小于1°的傾斜。為了表明這一點，我們將通用消費級加速度計與新一代低噪聲、低漂移和低功耗MEMS加速度計進行比較。這一比較著眼于傾斜應(yīng)用中存在的許多誤差源，以及可以補償或消除哪些誤差。

可以觀察到0 g偏置精度、焊接引起的0 g偏置漂移、PCB外殼對準(zhǔn)引起的0 g偏置漂移、0 g偏置溫度系數(shù)、靈敏準(zhǔn)確度和溫度系數(shù)、非線性度以及橫軸靈敏度等誤差，并且可以通過裝配后校準(zhǔn)流程減少這些誤差。滯后、使用壽命期間的0 g偏置漂移、使用壽命期間的靈敏度漂移、潮濕引起的0 g漂移以及溫度隨時間變化引起的PCB彎曲和扭轉(zhuǎn)等等，這些誤差項無法通過校準(zhǔn)或其他方法解決，需要通過一定程度的原位維修才能減少。在這一比較中，假設(shè)橫軸靈敏度、非線性度和靈敏度得到補償，因為相比溫度系數(shù)失調(diào)漂移和振動校正，盡量減少這些誤差所需的工作量要少得多。

表1列出了消費級ADXL345加速度計理想性能規(guī)格及相應(yīng)傾斜誤差的估算值。試圖達到最佳傾斜精度時，必須采用某種形式的溫度穩(wěn)定或補償。在下面的例子中，假設(shè)恒溫為25℃。無法完全補償?shù)淖钪饕`差促成因素是溫漂失調(diào)、偏置漂移和噪聲。可以降低帶寬來降低噪聲，因為傾斜應(yīng)用通常需要低于1 kHz的帶寬。

表1ADXL345誤差源估算值

傳感器參數(shù)

典型性能

條件／注釋

典型g值

應(yīng)用

誤差（傾斜度）

噪聲

X／Y軸290 ? μg／√Hz

6．25 ? Hz時的帶寬

0．9 mg

0．05°

偏置漂移

Allan偏差

短期（例如：10天）

1 mg

0．057°

初始失調(diào)

35 mg

無補償

35 mg

2°

有補償

0 mg

0°

誤差

無補償

6．25 ? Hz帶寬

36．9 mg

2．1°

誤差

有補償

6．25 ? Hz帶寬

1．9 mg

0．1°

表2列出了適用于ADXL355的同一標(biāo)準(zhǔn)。短期偏置值根據(jù)ADXL355數(shù)據(jù)手冊中的Allan方差圖估算。25℃時，通用ADXL345的補償傾斜精度為0．1°，工業(yè)級ADXL355的補償傾斜精度為0．005°。通過比較ADXL345和ADXL355可以看出，主要的誤差促成因素引起的誤差已顯著降低，比如噪聲引起的誤差從0．05°降低到0．0045°，偏置漂移引起的誤差從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(shù)、失調(diào)以及偏置漂移等性能方面的巨大飛躍，在動態(tài)條件下能夠提供更高水平的傾斜精度。

表2ADXL355誤差源估算值

傳感器參數(shù)

典型性能

條件／注釋

典型g值

Application

Error ? Tilt °

應(yīng)用

誤差（傾斜度）

Noise

噪聲

25 μg／√Hz

Bandwidth ? at 6．25 Hz

6．25 ? Hz時的帶寬

78 μg

0．0045°

Bias ? drift

偏置漂移

Allan ? deviation

Allan偏差

X／Y ? axis short－term （for example， 10 days）

X／Y軸短期（例如：10天）

＜10 ? μg

0．00057°

初始失調(diào)

25 mg

無補償

25 mg

1．43°

有補償

0 mg

0°

總誤差

無補償

6．25 Hz帶寬

25 mg

1．43°

總誤差

有補償

6．25 ? Hz帶寬

88 mg

0．005°

選擇更高等級的加速度計對于實現(xiàn)所需性能至關(guān)重要，特別是應(yīng)用需要小于1°的傾斜精度時。應(yīng)用精度取決于應(yīng)用條件（溫度大幅波動，振動）和傳感器選擇（消費級與工業(yè)級或戰(zhàn)術(shù)級）。在這種情況下，ADXL345將需要大量的補償和校準(zhǔn)工作才能實現(xiàn)小于1°的傾斜精度，增加整個系統(tǒng)的工作量和成本。根據(jù)最終環(huán)境和溫度范圍內(nèi)的振動大小，根本不可能實現(xiàn)上述精度。25℃至85℃范圍內(nèi)的溫度系數(shù)失調(diào)漂移為1．375°，已經(jīng)超過傾斜精度小于1°的要求。