MEMS加速计校准提升工业应用中的精度(图)

字号显示:   2008-04-02 13:07:00  来源:汽车电子设计

  如今,汽车安全系统推动了MEMS惯性传感器技术的发展,也大量应用于几个大型领域。大批与汽车安全系统相关的应用促进了对MEMS制造技术,封装概念,质量保证系统以及设计方案创新等方面的巨大投资。这些投资导致了成本效益更高和更可靠的解决方案,这些方案也在许多其他领域里获取了利润。包括游戏平台(Wii Remote)以及许多移动手持应用。此外,MEMS传感器还发现了其他日益增多的工业应用,包括车间安全系统。其中设备位置传感,碰撞检测,防止吊车举起时翻车等都是车间安全系统方面的应用实例,所有这些都得益于MEMS加速计。

  车间安全系统的任务是检测潜在的危险操作条件,但不能影响正常的操作。其中最为重要的就是用来检测危险操作条件的传感方案的精度。与其他绝大多数技术方案一样,MEMS加速计也存在成本性能之间的折中。对于汽车和商用应用来说,以最低成本来实现适度的性能即可。但对于一些工业应用,例如车间安全系统,则要求较高的精度。在这种应用中,可靠性,方便性以及方案的元器件成本都很重要。

  随着高集成度和更精密的加速计产品的出现,系统设计师需要了解零件是如何校准的,因为这决定着他们是购买这些校准方案还是开发自己的校准程序。本文将讨论双轴加速计的校准工艺,并着重讨论最常见的误差源。

  校准的目的和必要性

  对于许多MEMS惯性传感器用户来说,校准为他们的传感方案提供了改进性能和折中系统成本的机会,如图1所示。图中所示的仅仅是一般的关系,而性能目标则由能够为用户增值的终端系统性能需求所驱动。

  例如,高精度意味着防翻转系统在确定吊车的极限时无需过补偿。精度水平的最佳优化能够扩大吊车的服务范围,或起吊更重的载荷,且没有翻车的危险。所以,在安全传感系统中优化性能的底线就是能够为总系统增值。

  与校准相关的成本增加包括直接的材料成本(如ADC,微机,PCB复杂度的增加,以及劳动力成本)和投资成本(校准设备夹具和工程开发成本),不过这些成本将被可预期的系统产品的批量所摊薄。任何校准过程的显要目标都是实现价值更高的性能,同时控制相关的成本。

对于许多MEMS惯性传感器用户,校准为他们的传感方案提供了改进性能和折中系统成本的机会

图1:对于许多MEMS惯性传感器用户,校准为他们的传感方案提供了改进性能和折中系统成本的机会。

  在图1中的性能与成本的对比曲线中,绘出了一个使用良好的校准方案和一个较差的方案之间的差别。通过辨明和降低风险方面的努力,将能够确定一个给定水平的性能改善所需花费的成本。它只需要将一个错误从蓝色区域移动到红色区域。

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