AN-1057应用笔记.PDF

AN-1057 应用笔记 One Technology Way •P.O. Box 9106 •Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. •Tel: 781.329.4700 •Fax: 781.461.3113 • 使用加速度计进行倾斜检测 作者：Christopher J. 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 | Page 1 of 8 AN-1057 目录 简介 1 校准失调和灵敏度失配误差 7 倾斜计算 3 失调误差的影响 7 单轴倾斜计算 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 6 Rev. 0 | Page 2 of 8 AN-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