加速度传感器ADXL50的特性及其对测量精度的影响

4 ADXL50的自标定

若手边没有标准的加速度标定设备，利用地球的1 g重力加速度，可以用自标定方法很简便地将ADXL50的0 g电位与放大倍数标定到较高的精度。图4表示在重力的作用下，在ADXL50 (TO100包装) VPR?脚上的输出与其相对于地面的取向之间的关系。当其灵敏轴垂直指向地表时，ADXL50显示-1 g读数，其灵敏轴垂直指向上方时，显示+1 g。其灵敏轴平行于地表时，ADXL50显示0 g，读数见图4。由图4所示取向可以标定ADXL50的0 g电位，可以标定ADXL50的缓冲级放大倍数。首先，将ADXL50水平放置，选2个相差180°的位置，初步确定0 g电位。再按图4所示，取2个相差180°的垂直方向的输出电位，得到2 g的加速度变化及相应的传感器输出变化，以此调整放大级的放大倍数。如此反复两三次，即可达到较好的结果。



  
5 影响ADXL50测量精度的若干因素

加速度传感器 ADXL50 若使用不当，会产生较大的测量误差，降低精度。在使用中要特别注意下面几点：

（1）ADXL50有一个灵敏轴，其方向是从第⑤脚指向第10脚（即指向管壳定位片），传感器测量的就是沿此轴的加速度。设此轴为?x轴，又设在传感器管壳底部平面内与x轴垂直的方向为y轴。若加速度a的方向与传感器底部xy平面之间的夹角为α，则加速度a在xy平面上的分量为axy=a×cos α。又设加速度分量axy与传感器灵敏轴之间的夹脚为α，则axy在灵敏轴上的分量为ax=axy×cos β=a×cos α×cosβ。 因此，在安装加速度传感器时，要尽量使其灵敏轴与加速度的方向一致，否则就得对测量结果作必要的修改，以免造成过大的误差。

（2）在理想的情况下，任何与灵敏轴成直角的横向加速度都不会产生输出信号。但若横向加速度的方向与灵敏轴不是直角相交，就会产生输出信号。设横向加速度axy在xy平面内，与加速度灵敏轴的夹角为α，他在x轴上的分量为ax=axy×cosα。设α为89°，axy就会在传感器上产生相当于1.7% axy的误差。

（3）ADXL50要安装在电路板上使用。在电路板的共振频率与待测加速度的频率相近时，若电路板稍有松动，就会产生共振，使测量结果偏大，造成误差。因此，在安装电路板时，要选择合适的位置，固定牢靠。在对系统进行试验时，最好在不同的频率下测试，以便发现可能的共振问题。

（4）解调器滤波电容C1的作用一是决定ADXL50的带宽，二是对解调器信号进行滤波。带宽由下式决定：
fdB=（28.6/C1）40%
其中：C1的单位为μF。通常选用 C1=0.0022 μF，最小不低于0.0015 μF，以免造成系统不稳或振荡。

减小C1可以提高系统对快速加速度变化的反应速度，但会增大解调器输出的噪声，因为系统的噪声与带宽的平方根成正比。可在缓冲放大级中增加低通滤波功能以提高信噪比。在电路板设计时要注意减小或消除C1对地或对电源的漏电。电流从C1两脚泄漏路径不平衡会使0 g电平漂移，影响很大。可在印制电路板的两面制作如图5所示的屏蔽环，屏蔽环包含C1的两脚及连线，并与ADXL50的第④脚相通。使C1的两脚与ADXL50的第④脚大致处于相同的电位。注意屏蔽环要尽量远离C1两脚及其连线。