失调误差的影响 - 巧用双轴加速度计进行倾斜测量

　　失调误差的影响

　　首先设想一下，某个双轴解决方案具有完美的灵敏度，但X轴上存在50 mg失调。0°时，X轴读数为50 mg，Y轴读数则为1 g。由此计算得出的角度就是2.9°，因而会造成2.9°的误差。±180°时，X轴的读数为50 mg，Y轴的读数则为−1 g。由此计算得出的角度会存在−2.9°的误差。

　　图7所示为本例中算出的角度和实际角度之间的误差情况。失调引起的误差可能不仅大于系统所需的精度，而且还会发生变化，使简单地通过校准消除误差角变得困难。当多个轴上都存在失调时，这将会变得更为复杂。

　　使用双轴加速度计进行倾斜测量 （CN0189）

　　计算由加速度计偏移带来的角度误差

　　灵敏度失配误差的影响

　　在双轴倾斜检测应用中，主要误差成分是目标轴之间的灵敏度差异（在单轴解决方案中，如果实际灵敏度和预期灵敏度之间存在任何偏差，则会导致出现误差）。由于使用的是X和Y轴的比值，因此如果两者灵敏度相同，则可以消除大多数误差。

　　下面举例说明加速度计灵敏度失配情况。假设某个双轴解决方案具有完美的失调调整功能，且Y轴具有完美的灵敏度，但X轴的灵敏度为+5%。在1 g场中，Y轴读数为1 g，X轴读数则为1.05 g。图8所示为因为这种灵敏度失配而造成角度计算出现的误差情况。与失调误差类似，加速度计灵敏度失配引起的误差会在整个旋转范围内不断变化，使在计算出倾斜角后进行误差补偿变得困难。

　　使用双轴加速度计进行倾斜测量 （CN0189）

　　计算由加速度计敏感性不匹配带来的角度误差

　　无调头校准技术

　　当失调引起的误差和灵敏度失配引起的误差两者相叠加时，总误差可能会变得相当大，完全超出倾斜检测应用所能接受的范围。要减少这类误差，就应当对失调和灵敏度进行校准，并使用校准后的输出加速度来计算倾斜角。包括失调和灵敏度的影响后，加速度计输出变化如下：

　　AOUT［g］ = AOFF + （ 增益 × AACTUAL）

　　其中：

　　AOFF是失调误差，单位为g.

　　Gain是加速度计的增益，理想值为1。

　　AACTUAL是作用于加速度计的实际加速度，理想值为g.

　　一种简单的校准方法是假设增益为1并测量失调。经过此校准之后，系统的精度即会限制为未校准的灵敏度误差。这种简单的校准方法可通过将目标轴置于1 g场中并测量输出（大小等于失调）来完成。然后，应在处理信号之前从加速度计的输出中减去该值。这种方法通常称为无调头或单点校准，因为器件的典型取向会将X和Y轴置于0 g场中。如果使用的是3轴器件，则应针对Z轴包含至少一个调头或第二个点。