对于在反馈环路中采用MEMS惯性测量单元（IMU）的高性能运动控制系统，传感器对准误差常常是其关键考虑之一。对于IMU中的陀螺仪，传感器对准误差描述各陀螺仪的旋转轴与系统定义的"惯性参考系"（也称为"全局坐标系"）之间的角度差。为了管控对准误差对传感器精度的影响，可能需要独特的封装、特殊的组装工艺，甚至在最终配置中进行复杂的惯性测试。

　　所有这些事情都可能会对项目管理的重要指标：如计划、投资和各系统中IMU相关的总成本等，产生重大影响。因此，在设计周期的早期，当还有时间界定系统架构以实现最有效解决方案的时候，对传感器对准误差加以考虑是十分有必要的。毕竟，没有人希望在烧掉项目80%的计划时间和预算之后才发现，为了满足最终用户不容商量的交货要求，其并不昂贵的传感器需要增加数百甚至数千美元的意外成本，那样可就糟糕至极了！

　　设计系统的IMU功能架构时，有三个基本对准概念需要了解和评估：误差估计、对准误差对系统关键行为的影响以及电子对准（安装后）。初始误差估计应当包括IMU以及在运行过程中将其固定就位的机械系统这两方面的误差贡献。了解这些误差对系统关键功能的影响有助于确立相关性能目标，防止过度处理问题，同时管控无法兑现关键性能和成本承诺的风险。最后，为了优化系统的性能或以成本换空间，可能需要某种形式的电子对准。

　　预测安装后的对准误差

　　一个应用的对准精度取决于两个关键因素：IMU的对准误差和在运行过程中将其固定就位的机械系统的精度。IMU的贡献（ΨIMU）和系统的贡献（ΨSYS）通常并不相关，估计总对准误差时，常常是利用和方根计算将这两个误差源加以合并：

　　某些IMU规格表通过"轴到封装对准误差"或"轴到坐标系对准误差"等参数来量化对准误差。图1以夸张方式显示了ADIS16485中各陀螺仪相对于其封装边缘的对准误差。图中的绿色虚线代表封装定义的参考系的各轴。实线代表封装内部陀螺仪的旋转轴，ΨIMU代表三个对准误差项的最大值（ΨX、ΨY、ΨZ）。

　　图1： ADI16485轴到坐标系的对准误差。

　　为了预测系统对准误差的贡献（公式1中的ΨSYS），需要分析机械缺陷导致IMU在系统中的停靠位置相对于全局坐标系偏斜的可能性。使用焊接到印刷电路板的IMU时，这将涉及到以下考量因素：原始放置精度、焊料沉积的差异、回流焊期间的浮动、PCB关键特性（如安装孔等）的容差以及系统框架本身的容差等。使用模块式IMU时，它可以与系统外壳实现更直接的耦合，如图2所示。此类接口有两个关键机械特性可帮助管控安装偏斜误差：安装架（4&TImes;）和安装巢。

　　图2：内嵌式底板设计概念。

　　在此类安装方案中，四个安装架的高度差异就是机械差异的一个例子，可能引起x轴和y轴的安装偏斜。图3以夸张方式说明了这种偏差（H1与H2）对x轴安装偏斜（ΨX）的影响。

　　图3：安装架差异引起的对准误差。

　　MounTIng Ledges： 安装架

　　公式2反映了x轴偏斜角度（ΨX）与高度差（H2到H1）和两个接触点间跨度（W到W1）的关系：

　　安装架高度差异对y轴的安装偏斜也有类似的影响。此时，用封装长度（L）替换公式2中的宽度（W），便可得到如下用于估计y轴偏斜角度（ΨY）的关系式。

　　图4提供了另一个例子来说明机械特性如何影响z轴的安装偏斜。本例中，机械螺丝先穿过IMU主体的安装孔（位于四角），再穿过安装架的孔，最后进入安装架背部的锁紧螺母。这种情况下，机械螺丝的直径（DM）与底板中相关通孔的直径（DH）之间的差异会引起z轴偏斜。

　　图4：安装螺丝/孔对z轴偏斜角度的影响。

　　公式4反映了z轴安装偏斜（ΨZ）与直径差和旋转半径（RS，等于相对两角的两个安装螺丝间距离的一半）的关系。

　　示例1

　　使用2mm机械螺丝将ADIS16485安装到6mm&TImes;6mm安装架上，安装架的孔直径为2.85mm，高度容差为0.2mm，估算与此相关的总对准误差。

　　求解

　　使用44mm的标称宽度（W），x轴偏斜角度（见图3）预测值为0.3度。

　　封装各边上安装孔间的标称距离分别为39.6mm和42.6mm。这些尺寸构成直角三角形的两边，其斜边等于封装相对两角的两个孔之间的距离。旋转半径

　　（RS，见图4）等于此距离的一半（29.1mm），因此z轴偏斜的预测值为0.83度。

　　对于式1中的复合预测公式，ΨSYS等于ΨZ（估算最大值），ΨIMU等于1度（依据IMU数据手册中的轴到坐标系对准误差规格）。因此，总对准误差估算值为1.28度。

　　对准误差对系统精度的影响

为