问题:
我的消费级加速度计理论上可以测量小于1°的倾斜。在温度变化及振动条件下是否仍然可以实现这样的测量精度？
答案:
答案很可能是否定的。关于明确倾斜精度值的问题总是很难回答，因为在MEMS传感器性能方面需要考虑许多环境因素。通常，消费级加速度计难以在动态环境中检测小于1°的倾斜。为了表明这一点，我们将通用消费级加速度计与新一代低噪声、低漂移和低功耗MEMS加速度计进行比较。这一比较着眼于倾斜应用中存在的许多误差源，以及可以补偿或消除哪些误差。
可以观察到0g偏置精度、焊接引起的0g偏置漂移、PCB外壳对准引起的0 g偏置漂移、0g偏置温度系数、灵敏准确度和温度系数、非线性度以及横轴灵敏度等误差，并且可以通过装配后校准流程减少这些误差。滞后、使用寿命期间的0g偏置漂移、使用寿命期间的灵敏度漂移、潮湿引起的0g漂移以及温度随时间变化引起的PCB弯曲和扭转等等，这些误差项无法通过校准或其他方法解决，需要通过一定程度的原位维修才能减少。在这一比较中，假设横轴灵敏度、非线性度和灵敏度得到补偿，因为相比温度系数失调漂移和振动校正，尽量减少这些误差所需的工作量要少得多。
表1列出了消费级 ADXL345 加速度计理想性能规格及相应倾斜误差 的估算值。试图达到最佳倾斜精度时，必须采用某种形式的温度稳定或补偿。在下面的例子中，假设恒温为25°C。无法完全补偿的最主要误差促成因素是温漂失调、偏置漂移和噪声。可以降低带宽来降低噪声，因为倾斜应用通常需要低于1 kHz的带宽。
| 传感器参数 | 典型性能 | 条件/注释 | 典型g值 | 应用误差（倾斜度） |
| 噪声 | X/Y轴290 μg/√Hz | 6.25 Hz时的带宽 | 0.9 mg | 0.05° |
| 偏置漂移 | Allan偏差 | 短期（例如：10天） | 1 mg | 0.057° |
| 初始 | 35 mg | 无补偿 | 35 mg | 2° |
| 有补偿 | 0 mg | 0° | ||
| 误差 | 无补偿 | 6.25 Hz 带宽 | 36.9 mg | 2.1° |
| 误差 | 有补偿 | 6.25 Hz 带宽 | 1.9 mg | 0.1° |
表2列出了适用于 ADXL355 的同一标准。短期偏置值根据ADXL355数据手册中的Allan方差图估算。25°C时，通用ADXL345的补偿倾斜精度为0.1°，工业级ADXL355的补偿倾斜精度为0.005°。通过比较ADXL345和ADXL355可以看出，主要的误差促成因素引起的误差已显著降低，比如噪声引起的误差从0.05°降低到0.0045°，偏置漂移引起的误差从0.057°降低到0.00057°。这表明MEMS电容式加速度计在噪声、温度系数、失调以及偏置漂移等性能方面的巨大飞跃，在动态条件下能够提供更高水平的倾斜精度。
| 传感器参数 | 典型性能 | 条件/注释 | 典型g值 | 应用误差（倾斜度） |
| 噪声 | 25 µg/√(Hz) | 6.25 Hz时的带宽 | 78 µg | 0.0045° |
| 偏置漂移 | Allan 偏差 | X/Y轴短期（例如：10天） | <10 µg | 0.00057° |
| 初始失调 | 25 mg | 无补偿 | 25 mg | 1.43° |
| 有补偿 | 0 mg | 0° | ||
| 总误差 | 无补偿 | 6.25 Hz 带宽 | 25 mg | 1.43° |
| 总误差 | 有补偿 | 6.25 Hz 带宽 | 88 µg | 0.005° |
选择更高等级的加速度计对于实现所需性能至关重要，特别是应用需要小于1°的倾斜精度时。应用精度取决于应用条件（温度大幅波动，振动）和传感器选择（消费级与工业级或战术级）。在这种情况下，ADXL345将需要大量的补偿和校准工作才能实现小于1°的倾斜精度，增加整个系统的工作量和成本。根据最终环境和温度范围内的振动大小，根本不可能实现上述精度。25°C至85°C范围内的温度系数失调漂移为1.375°，已经超过倾斜精度小于1°的要求。
25°C到85°C范围内ADXL355的温度系数失调漂移为：
如表3所示，振动校正误差 (VRE) 是加速度计暴露于宽带振动时引入的失调误差。当加速度计暴露于振动环境时，相比温漂和噪声导致的0 g失调，VRE在倾斜测量中会导致明显误差。这是不再使用数据手册的主要原因之一，因为很容易掩盖其他主要规格。
| 最大倾斜误差0g失调与温度之比 (°/°C) | 噪声密度(°/√(HZ) | 振动校正(°/g2rms) | |
| ADXL354 | 0.0085 | 0.0011 | 0.0231 |
| ADXL355 | 0.0085 | 0.0014 | 0.0231 |
在具有较高振幅的环境中，必须使用较高g范围的加速度计才能最大限度减少削波导致的失调。表4列出了ADXL35x系列加速度计及其相应的g范围和带宽。
| 产品 | 测量范围(g) | 带宽(kHz) |
| ADXL354B | ±2, ±4 | 1 |
| ADXL354C | ±2, ±8 | 1 |
| ADXL355B | ±2, ±4, ±8 | 1.5 |
| ADXL356B | ±10, ±20 | 1.5 |
| ADXL356C | ±10, ±40 | 1.5 |
| ADXL357B | ±10.24, ±20.48, ±40.96 | 1 |
选择适用于倾斜应用的ADXL35x系列加速度计将确保高稳定性和可重复性，可以耐受温度波动和宽带振动，并且相比较低成本的加速度计，所需的补偿和校准更少。该系列产品采用密封封装，可以确保最终产品出厂后重复性与稳定性始终符合规格参数。ADI公司的新一代加速度计可在所有环境下提供可重复的倾斜测量，它们在恶劣环境中无需进行大量校准即可实现最小倾斜误差。
