应用笔记 - Mixed-signal and digital signal …

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1、AN-1057应用笔记OneTechnologyWay•P.O.Box9106•Norwood,MA02062-9106,U.S.A.•Tel:781.329.4700•Fax:781.461.3113•www.analog.com使用加速度计进行倾斜检测作者：ChristopherJ.Fisher简介倾斜检测利用重力矢量及其在加速度计轴上的投影来确定检测系统倾斜的一种常用方法是对陀螺仪输出进行积分。倾斜角度。由于重力是直流加速度，任何产生额外直流加虽然这种方法直截了当，但与零点偏置稳定性有关的误差速度的力均会破坏输出信号，导致计算错误。直流加速度会随着积分周期的增

2、加而快速累积，使设备发生明显旋的来源包括车辆在一定时间内以恒定速度加速，以及旋转转——哪怕此时设备是静止的。器件在加速度计上产生向心加速度。此外，通过重力旋转加速度计，随着目标轴上的重力投影变化，会引起明显的在某些应用中，若整个时间范围内作用于系统的净加速或交流加速度。在计算倾斜之前，对加速度信号进行任何形力是重力，那么可以使用加速度计来测量倾斜的静态角式的滤波都会影响建立输出新静态值的速度。度。这类应用有：游戏机、相机中的水平检测，以及在工业和医疗应用中检测设备的驶向。本应用笔记讨论将加速度计输出转换为倾斜角度的基本原理。讨论内容包括如何计算单轴、双轴或三轴解决方

3、案的对于采用加速度计的倾斜检测，假设重力是唯一的加速激理想倾斜角度。此外还包括一些关于校准的基本信息，以励因素。在实际使用中，可在信号输出端执行信号处理，减少失调和灵敏度失配所引起的误差。移除输出信号的高频成分，因此一定程度的交流加速度是可以接受的。Rev.0

4、Page1of8AN-1057目录简介......................................................................................................1校准失调和灵敏度失配误差.....................

5、.....................................7倾斜计算.............................................................................................3失调误差的影响...........................................................................7单轴倾斜计算.............................................................

6、..................3灵敏度失配误差的影响.............................................................7双轴倾斜计算...............................................................................4基本校准技术...............................................................................8三轴倾斜计算.................

7、..............................................................6Rev.0

8、Page2of8AN-1057倾斜计算由于以数字化的方式执行倾斜计算，输出加速度根据最低单轴倾斜计算有效位(LSB)或代码表现为恒定加速度，并由模数转换器在只需对有限的角度范围内进行倾斜检测的应用中(该应用(ADC)获取，或者直接从数字输出部分获取。由于输出分的分辨率精度较低)，可使用单轴器件(或多轴器件中的单辨率是恒定的加速度，倾斜分辨率(以度为单位)是可变个轴)。的，其最佳分辨率接近0°，最差分辨率为±90°。例如，在图1中，

9、单轴(本例中是x轴)通过重力旋转。由于图3和图4显示倾角步进为1°和0.25°时的增量灵敏度。增量此方法仅使用单轴，且需要重力矢量，因此只有当器件的灵敏度等于输出变化，以mg显示，表示每个倾角的步进，x轴始终位于重力平面上时，倾斜计算角度才是精确的。或者：其他轴上的任何旋转都会降低加速度在x轴上的幅度，计(2)算倾斜角度时便会产生误差。其中：+XN为当前角度。P为步长。+Xθ1816X:241g1g/1°)gY:16.011408767-001图1.用于倾斜检测的单轴12根据基本三角恒等式，x轴上的重力矢量投影会产生输出10加速度，大小等于加速度计x轴和水平面之