加速度センサを選ぶ際に考慮すべきパラメータは何ですか

用途に適した加速度センサの選択は難しいものです。用途に適したデバイスを選択する際に役立てていただくため、これらのデバイスの技術的な側面について、いくつかの考慮事項を以下に示します。

  1. 帯域幅(Hz):センサの帯域幅は、加速度計が反応する、または信頼性の高い測定値を得るのに十分な振動周波数の範囲を示します。通常、人間は10Hzから12Hzの範囲を超える身体の動きを行うことができません。したがって、加速度計が傾きや人間の動きを感知するには、40Hzから60Hzの帯域幅で十分です。

ご注意下さい。
デジタル出力加速度計では、帯域幅とは、指定の出力データレートでエイリアシングなしにサンプリングできる最高周波数の信号です。ナイキストの標本化基準に従い、帯域幅は出力データレートの半分です。

アナログ出力加速度計では、帯域幅は、DC(または低周波)加速度に対する応答に対して-3dBまで低下する信号周波数として定義されます。

例えば、ADXL314はデジタル出力の加速度センサです。広帯域幅の応答と低消費電力モードでの測定をサポートしています。


ADXL314の帯域幅と出力データレート

  1. 感度(mV/gまたはLSB/g):感度は、信号または機械的な入力における最小の検出可能な変化に対応する出力電気信号の変化の測定値です。この仕様は、単一の指定されたテスト周波数でのみ有効です。

例えば、BMA530は異なる加速度範囲をサポートしており下表に示すように、感度も異なります。


異なる加速度範囲におけるBMA530の感度

  1. ノイズスペクトル密度(µg/√Hz):ノイズスペクトル密度は、ノイズのパワースペクトル密度、または単位帯域幅当たりのノイズパワーです。このノイズは、帯域幅の平方根の逆数に対応して変化します。加速度計の変化を速く読み取るほど、精度は低下します。低いgの条件下で出力信号がより小さくなると、ノイズが加速度計の性能に与える影響が大きくなります。

例えば、ADXL357は超低ノイズスペクトル密度(全軸)75µg/√Hzです。


ADXL357のノイズスペクトル密度

  1. ゼロgバイアスおよびゼロgオフセット:ゼロgバイアスレベルは、デバイスに作用する加速度がゼロの場合のセンサ出力電圧を規定します。加速度センサの実際のゼロgレベルは、公称値と異なる場合があります。通常、理想的なゼロgレベルからの偏差は、データシートではゼロgオフセットとして記載されています。

例えば、BMA456の標準的なゼロgオフセットは、およそ±20mgです。これは、ゼロg出力は通常、期待される理想値の±20mgの範囲で変動することを意味します。


BMA456の出力信号

  1. 周波数応答(Hz):これは、センサが動きを検知し、真の出力値を出力する許容範囲(±5%など)で指定された周波数範囲です。指定された許容範囲により、ユーザーは、指定された周波数範囲内の任意の周波数において、デバイスの感度が基準感度からどの程度逸脱しているかを計算することができます。

  2. ダイナミックレンジ(g):これは、加速度計が測定できる最小の検出可能な振幅から、出力信号が歪んだりクリップされたりする前の最大の振幅までの範囲です。




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