Wie wird ein Beschleunigungsmesser anfänglich kalibriert?

Es ist möglich, die Schwerkraft zu verwenden, um einen Beschleunigungsmesser zu kalibrieren, aber es hat Nachteile.

Typischerweise werden für jeden Beschleunigungsmesser der Bias- und der Skalierungsfaktor kalibriert. In diesem Fall wird der Ausgang des Beschleunigungsmessers in den Positionen +1 und -1 g gemessen, d. h. es wird nach oben und unten gemessen. Der Durchschnitt dieser Messungen ist der Bias, und der Skalierungsfaktor (in Ausgabeeinheiten pro g oder typischerweise mV/g oder mA/g) ist der Durchschnitt des absoluten Werts dieser Ergebnisse.

Diese Methode hat einige Nachteile. Erstens, wenn der Skalierungsfaktor groß ist, sagen wir 1000 g Vollausschlag, dann werden Sie nur 0,1 % des Vollausschlags anregen. Sie können sich vorstellen, dass dies möglicherweise nicht die genaueste Vorgehensweise ist. Wenn die Ausgabe eine Nichtlinearität aufweist, wird sie mit dieser Methode nicht gut gemessen.

Wenn beispielsweise eine Nichtlinearität von 1 % vorliegt, was bedeutet, dass die maximale Abweichung von einer besten Linienanpassung 1 % beträgt, was typischerweise bei Vollausschlag auftritt, wird bei einer Anregung von 1 g nur 1 % der Abweichung von 0,1 % oder 0,001 % gemessen. und dies könnte im Rauschen übersehen werden.

Die Schwerkraft der Erde ist rund um den Planeten nicht konstant, und bei sehr empfindlichen Beschleunigungsmessern muss dies berücksichtigt werden. Tatsächlich gibt es Beschleunigungsmesser, die so empfindlich sind, dass sie den Durchgang des Mondes um die Erde messen können.

Entscheidend wäre auch, dass der so genannte „1-g-Flip“ wirklich über 180 Grad genommen wird. Jeder daraus resultierende Fehler führt zu einem Fehler in der Kalibrierung.

Obwohl schließlich einige Beschleunigungsmesser auf einen Gleichstromeingang ansprechen, beispielsweise kapazitive MEMS-Beschleunigungsmesser mit offener Schleife, tun dies nicht alle Beschleunigungsmesser. Typische Beispiele dafür sind piezoelektrische Beschleunigungsmesser, die nur auf Eingaben mit höherer Frequenz ansprechen. Daher kann die 1-g-Flip-Kalibrierung für diese nicht verwendet werden.

Allerdings ist ein einfacher 1-g-Flip im Feld ein sehr nützliches Werkzeug, um festzustellen, ob die Beschleunigung richtig funktioniert. Sie haben im Grunde einen universellen Kalibrierungsstandard.

Die andere Methode, die typischerweise verwendet wird, um Beschleunigungsmesser im Werk zu kalibrieren, ist ein "Shaker". Bei diesem Verfahren wird der Beschleunigungsmesser an einer Halterung befestigt, die eine sinusförmige Bewegung ausüben kann. Die Beschleunigung wird dann bei verschiedenen Frequenzen und Amplituden geschüttelt. Aus den Ausgabedaten können der Skalierungsfaktor, Bias, Nichtlinearität und andere Parameter gemessen werden. Der Beschleunigungsmesser kann dann kalibriert werden. Typischerweise hat der Beschleunigungsmesser einen nichtflüchtigen Speicher auf dem Chip, der Kalibrierungswerte akzeptiert. Der ASIC, der das physikalische Signal liest und in einen nützlichen Ausgang umwandelt, hat oft die Fähigkeit, den Ausgang durch die Kalibrierungswerte zu modifizieren, die Vorspannung und SF und manchmal die Linearität und sogar Terme höherer Ordnung anzupassen. Das Ziel ist es, eine Ausgabe zu erzeugen, die nur proportional zur Eingangsbeschleunigung ist, ohne Vorspannung usw.

Der Shaker selbst enthält einen "kalibrierten" Referenz-Beschleunigungsmesser, der dazu verwendet wird, die "wahre" Eingangsbeschleunigung zu bestimmen. Diese Beschleunigungsmesser sind NIST-rückführbar oder von NIST oder einem Standardprüflabor kalibriert.

Das sind die beiden Möglichkeiten, die ich kenne. Es muss andere geben.

Versuchen Sie als Standardreferenz IEEE 1293-1998.