MEMS加速计校准提升工业应用中的精度

电源误差：某些精度要求将要求对电源变化的影响进行特性化。当需要时，可以在不同的电源电平上采用相同的四点跌落测试，来采集合适的曲线拟合所需的数据。曲线拟合的复杂度与精度目标和误差自身的性质无关。结果将是一系列用于每个电源条件的校准系数。

温度误差：为了在温度变化时保持１％的误差，应该考虑用于灵敏度和偏移的温度系数。

灵敏度＝0.3%(典型范围，-40°C到+125°C)
偏移=0.1mg/°C(典型值)

对于快速估计，这些值可以翻倍(假设２倍)并结合下式：

温度的综合误差为：

如果最大的加速测量为1g，该比值可以在维持1%综合热误差目标的条件下，被用来计算温度可以变化的范围：

有可能将根据该校准过程计算出来的校正因子施加到许多数字平台上。这些例子包括微控制器，数字信号处理，现场可编程门阵列(FPGA)，以及其他可编程逻辑器件。校正公式所需的处理器资源将会影响到处理器的选择，但在许多工业系统中，处理器还有更高要求的需求。校正所需的数学功能还是相对简单的：(1)通过增加运算来消除偏移/偏置误差，(2)利用多重操作消除量化误差。

在应用中，工业系统在工作条件方面的变化将影响MEMS加速计的偏置和灵敏度。最常见的影响这些特性的工作条件是电源电压和环境温度。电源电压的变化范围可能高达10%，而每套工业系统有其自身的温度范围要求。

如果工作条件引起的变化超出了系统性能的许可范围，则需要在多种工作条件下执行四点跌落测试，目的是绘制误差特性，并生成校准系数表。这些系数的最终完成就像下图中所示那样。这种情况下的校准表中有三个变量，其中包括一组用于工作条件超差的变量，这些可以用于频率响应或者各种其他条件。

校准信号流

结论

在部署加速计校准功能过程中最为重要的是建立有价值的性能目标。对于本文中指出并讨论的风险区域，开发商应知道校准并非随意的，但还是有大量的增值机会，如果最终目标明确的话。实际上，研发性能目标不仅局限在工程领域，而是要考虑到进度风险(损失收入)，性能风险(达不到客户要求)以及成本过高风险(丢失市场)等。尽管性能的影响是基本的，但还要考虑实现该性能并一直到校准所需的投资，所有这些都有助于工程师做出更好的综合决策，因为他们所考虑的问题是一个永恒的问题-即制造与购买的关系。

针对成本和性能的改善预期来说，通过与现成的商用解决方案-如ADI公司的ADIS16201全校准的双轴加速计/磁倾计进行比较后，自然会发问，研发一个定制校准和工艺所冒上述风险是否值得？相信文中所述内容将有助于针对各种情况来回答这个问题。
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