如何选择陀螺仪(3)
作为对比,图3显示的是陀螺仪ADXRS646在相似条件下的响应。事实上,有些陀螺仪比其它陀螺仪更容易进行g敏感度补偿。不过遗憾的是,数据手册几乎从不提供此类信息,必须由用户去探索,而且可能极耗精力,但在系统设计过程中,常常没有时间等待惊喜出现。
图3. Analog Devices ADXRS646对随机振动(15 g rms, 0.11 g2/Hz)的g敏感度响应,1600 Hz滤波
另一个困难是将补偿加速度计和陀螺仪的相位响应相匹配。如果陀螺仪和补偿加速度计的相位响应匹配不佳,高频振动误差实际上可能会被放大!由此便可得出另一个结论:对于大多数陀螺仪,g敏感度补偿仅在低频时有效。
振动校正常常不作规定,原因可能是差得令人难堪,或者不同器件差异巨大。也有可能只是因为陀螺仪制造商不愿意测试或规定(公平地说,测试可能比较困难)。无论如何,振动校正必须引起注意,因为它无法通过加速度计进行补偿。与加速度计的响应不同,陀螺仪的输出误差会被校正。
改善g2敏感度的最常见策略是增加一个机械抗振件,如图4所示。图中显示的是一个从金属帽壳封装中部分移出的Panasonic汽车陀螺仪。该陀螺仪组件通过一个橡胶抗振件与金属帽壳隔离。抗振件非常难以设计,因为它在宽频率范围内的响应并不是平坦的(低频时尤其差),而且其减振特性会随着温度和使用时间而变化。与g敏感度一样,陀螺仪的振动校正响应可能会随频率变化而变化。即使能够成功设计出抗振件以衰减已知频谱下的窄带振动,此类抗振件也不适合可能存在宽频振动的通用应用。
图4. 典型抗振件
机械滥用引起的主要问题
许多应用中会发生常规性短期滥用事件,这些滥用虽然不致于损伤陀螺仪,但会产生较大误差。下面列举几个例子。
有些陀螺仪可以承受速率过载而不会表现异常。图5显示了Silicon Sensing CRG20陀螺仪对超出额定范围大约70%的速率输入的响应。左边的曲线显示的是旋转速率从0°/s变为500°/s再保持不变时CRS20的响应情况。右边的曲线则显示的是输入速率从500°/s降为0°/s时该器件的响应情况。当输入速率超出额定测量范围时,输出在轨到轨之间紊乱地摆动。
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