Резонансная частота микросхемы акселерометра является очень важным показателем производительности, который связан с рабочим диапазоном частот датчика.

1. Определение резонансной частоты

Сам акселерометр представляет собой механическую конструкцию, поэтому он также имеет свою собственную частоту. Как показано на графике амплитудно-частотной характеристики на рисунке 1, когда частота внешних колебаний приближается к резонансной частоте, датчик начинает резонировать, и чувствительность акселерометра быстро возрастает. Соответствующая частота в этот момент является резонансной частотой.

2. Влияние резонансной частоты на характеристики датчика.

Чем меньше размер датчика, тем выше резонансная частота. Верхний предел частоты акселерометра зависит от резонансной частоты на амплитудно-частотной кривой. Как правило, рабочий диапазон частот акселерометра составляет менее 1/3 от его собственной резонансной частоты. Когда измеренная частота колебаний значительно ниже резонансной частоты, выходной сигнал акселерометра пропорционален измеренному ускорению.

3. Факторы, влияющие на резонансную частоту

Как упоминалось выше, увеличение резонансной частоты сенсорного чипа позволяет расширить диапазон рабочих частот, увеличить плоскую полосу частот датчика, расширить рабочий диапазон, использовать акселерометр в большем количестве сценариев и повысить его применимость. Однако на практике увеличение резонансной частоты также ограничивает возможности. Согласно следующей формуле, чем меньше масса блока, тем больше резонансная частота.

Где f0 — резонансная частота, K — эквивалентная жесткость акселерометра, а M — эквивалентная масса датчика.

Таким образом, резонансная частота является жестким ограничением, определяющим доступный диапазон частотной характеристики акселерометра. Разумное проектирование и применение требуют, чтобы рабочая частота была ограничена менее чем 1/3 резонансной частоты, а в высокоточных приложениях — менее чем 1/5 для обеспечения линейности и надежности. Частотная характеристика ADXL356, показанная на рисунке 2, имеет резонансную частоту приблизительно 5,5 кГц и полосу пропускания 3 дБ 2,5 кГц. В высокоточных приложениях частота среза фильтра нижних частот обычно устанавливается менее чем на 1 кГц.

• Предыдущий пост

  Основной датчик для точной навигации — волоконно-оптический гироскоп.

• Следующий пост

  Использование инерциальных измерительных блоков (IMU) на основе туманных электростанций (FOG) в передовых оборонных технологиях — это решение, недостижимое с помощью MEMS-технологий.