MEMS加速度计如何选型？
目錄
1、選型要素
1.1、傾斜檢測
1.2、高溫和動態(tài)環(huán)境
1.3、穩(wěn)定
?2、可穿戴設(shè)備MEMS加速度計應(yīng)用
加速度計能夠測量加速度、傾斜、振動或沖擊，因此適用于從可穿戴健身裝置到工業(yè)平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。市場上有成百上千的加速度計器件可供選擇，其成本和性能各不相同。?
本文第一部分討論設(shè)計人員需要知道的關(guān)鍵參數(shù)和特性，以及它們與傾斜和穩(wěn)定應(yīng)用的關(guān)系，從而幫助設(shè)計人員選擇最合適的加速度計。第二部分將重點關(guān)注可穿戴設(shè)備、狀態(tài)監(jiān)控(CBM)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
最新MEMS電容式加速度計應(yīng)用于傳統(tǒng)上由壓電加速度計和其他傳感器主導(dǎo)的應(yīng)用領(lǐng)域。新一代MEMS加速度計可為CBM、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控(SHM)、資產(chǎn)健康監(jiān)控(AHM)、生命體征監(jiān)測(VSM)和物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用提供解決方案。然而，在有如此多加速度計和如此多應(yīng)用的情況下，選擇合適的加速度計并非易事。
尚無行業(yè)標準界定加速度計屬于何種類別，加速度計的一般分類及相應(yīng)的應(yīng)用如表1所示。其中帶寬和g值（重力加速度）范圍是加速度計用在所列終端應(yīng)用中的典型值。
1、選型要素
1.1、傾斜檢測
對MEMS電容式加速度計而言，精確的傾斜檢測是一種要求頗高的應(yīng)用，尤其是在有振動的情況下。在動態(tài)環(huán)境中利用MEMS電容式加速度計實現(xiàn)0.1°的傾斜精度非常困難、小于1°很困難，大于1°較易實現(xiàn)。
為使加速度計有效測量傾斜度，必須對傳感器性能和終端應(yīng)用環(huán)境有很好的了解。相比于動態(tài)環(huán)境，靜態(tài)環(huán)境對傾斜測量更加有利，因為振動或沖擊可能會破壞傾斜數(shù)據(jù)，引起嚴重測量誤差。
傾斜測量的最重要特性有：溫度系數(shù)失調(diào)、遲滯、低噪聲、短期/長期穩(wěn)定性、可重復(fù)性和良好的振動校正。
0 g偏置精度、焊接引起的0 g偏置漂移、PCB外殼對準引起的0 g偏置漂移、0 g偏置溫度系數(shù)、靈敏準確度和溫度系數(shù)、非線性度以及跨軸靈敏度等誤差，是可以觀測到的，并且可以通過裝配后校準流程加以降低。
遲滯、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，這些誤差項無法通過校準或其他方法解決，需要通過一定程度的原位維修才能減少。
1.2、高溫和動態(tài)環(huán)境
在適合高溫或惡劣環(huán)境的加速度計可用之前，一些設(shè)計人員曾不得不將標準溫度IC用在遠超出數(shù)據(jù)手冊限值的情形中。
這意味著最終用戶須承擔(dān)在高溫下檢驗器件質(zhì)量的責(zé)任和風(fēng)險，成本高昂且頗費時間。密封封裝能夠耐受高溫已是廣為人知的事實，它通過一道能抵御濕氣和污染的屏障來防止腐蝕。
1.3、穩(wěn)定
檢測并了解運動可以給許多應(yīng)用帶來好處，掌控一個系統(tǒng)發(fā)生的運動，然后利用該信息提高性能（縮短響應(yīng)時間、提高精度、加快運行速度），增強安全性或可靠性（系統(tǒng)在危險情況下關(guān)機），或者獲得其他增值特性，是很有益的。
在穩(wěn)定性應(yīng)用中，MEMS傳感器必須精確測量平臺方位，特別是在運動時。下圖是一個采用伺服電機校正角向運動的典型平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的框圖。反饋/伺服電機控制器將方向傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為伺服電機的校正控制信號。
最終應(yīng)用將決定所需的精度水平，而所選的傳感器質(zhì)量（消費級還是工業(yè)級）將決定其能否實現(xiàn)。區(qū)分消費級器件和工業(yè)級器件很重要，有時候二者的區(qū)別很微妙，可能需要仔細考慮。下表顯示了消費級加速度計和IMU中集成的中檔工業(yè)級加速度計的主要區(qū)別。
在某些條件有利且可接受較低精度數(shù)據(jù)的情況下，使用低精度器件便可滿足性能需要。然而，對能在動態(tài)環(huán)境中工作的傳感器需求迅速增長，較低精度器件由于不能降低實際測量中的振動效應(yīng)或溫度效應(yīng)而大受影響，很難達到小于3°至5°的指向精度。多數(shù)低端消費級器件未提供諸如振動校正、角度隨機游走之類的參數(shù)規(guī)格，而這些規(guī)格在工業(yè)應(yīng)用中恰恰可能是最大的誤差源。
?2、可穿戴設(shè)備MEMS加速度計應(yīng)用
用于電池供電型可穿戴應(yīng)用的加速度計的關(guān)鍵指標是超低功耗（通常為μA級），以確保盡量延長電池壽命。其他關(guān)鍵指標是尺寸和集成的特性，比如備用ADC通道和深度FIFO，其作用是增進終端應(yīng)用的電源管理和功能性。
由于這些原因，可穿戴應(yīng)用中通常采用MEMS加速度計。下表所示為部分生命體征監(jiān)測(VSM)應(yīng)用及其在具體應(yīng)用中的對應(yīng)設(shè)置。用于可穿戴應(yīng)用的加速度計通常可以對：運動分類；檢測自由落體；測量運動是否存在以確定是使系統(tǒng)上電、關(guān)斷還是休眠；輔助實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，供ECG和其他VSM測量使用。同樣的加速度計也用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，因為它們具有超低功耗的特性。
在為超低功耗應(yīng)用選擇加速度計時，必須在數(shù)據(jù)手冊中標稱的功耗水平下觀察傳感器的功能。要觀察的一項關(guān)鍵指標是帶寬和采樣速率是否會降至無法測量可用加速度數(shù)據(jù)的水平。
有些競爭產(chǎn)品通過每秒關(guān)斷并喚醒的方式達到維持低功耗的目的，但這樣做會錯過關(guān)鍵的加速度數(shù)據(jù)，因為有效采樣速率下降了，為了測量實時人體運動的范圍，需要大幅提高功耗。
下圖顯示了各種MEMS加速度計的快照，并依據(jù)特定應(yīng)用的主要性能指標和智能/集成水平將各傳感器歸類。
學(xué)習(xí)來源：ADI智庫
期刊下載請參見：https://download.csdn.net/download/m0_38106923/20611905
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的MEMS加速度计如何选型？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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