용어집

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Silicon Sensing 제품을 설명하는 모든 브로셔, 데이터시트 및 규격에 사용되는 특정 용어의 정의 및 그 설명에 대한 유용한 모음집입니다.

앨런 분산(Allan Variance)

앨런 분산은 사용자가 자신의 응용 분야의 동역학과 관련하여 바이어스, 노이즈, 드리프트 및 장기 센서 불안정성의 영향을 고려하여 자이로스코프의 실제 성능을 평가할 수 있는 매우 강력한 수학적 기법입니다. 이 기법 전체를 설명하는 것은 이 용어집의 범위를 벗어나지만(더 자세한 정보를 보려면 당사로 연락하거나 웹을 검색하십시오), 핵심 사항을 요약하면 다음과 같습니다. 바이어스는 항상 연속적인 데이터 샘플의 평균을 구해 측정됩니다. 어려운 점은 항상 샘플링한 데이터의 평균을 구할 적절한 시간을 선택하는 것입니다.

짧은 시간 간격 동안의 평균을 취하면 노이즈에 좌우되고 긴 시간 간격 동안의 평균을 취하면 드리프트가 생깁니다. 이 기법은 데이터의 평균을 구할 시간 간격의 범위(예: 0.01초~500초)를 선택하는 것과 관련이 있습니다. 다음 기간에 대한 하나의 평균화된 기간의 편차(표준 편차)를 계산하여 로그-로그 형식으로 평균화된 간격을 그래프로 나타냅니다. 최종 그래프는 특징적인 ‘욕조’ 형상이 됩니다. 이 그래프를 살펴보면 자이로스코프의 특성을 정의하는 다음의 키를 계산할 수 있습니다.

– 각도 랜덤 워크
– 바이어스 불안정성
– 레이트 랜덤 워크

각도 랜덤 워크(ARW)

이는 자이로스코프 노이즈 측정치이며 °/rt hour 또는 °/rt sec의 단위를 갖습니다. 이는 노이즈에 의한 정지 자이로스코프의 출력을 시간에 대해 적분한 결과의 편차(또는 표준 편차)로 생각할 수 있습니다.

그러므로 예를 들어 여러 번 적분하여 각도 위치 측정치를 산출하는 1°/rt sec의 ARW를 가진 자이로스코프를 생각해 봅시다. 정지 자이로스코프에 대해 이상적인 결과 및 평균 결과는 0이 될 것입니다. 그러나 적분 시간이 길수록 결과가 이상적인 0에서 멀어지는 산포가 커집니다. 적분 시간의 제곱근에 비례하여 이 산포는 1초 후에 1°, 100초 후에 10°가 됩니다.

각 측정 범위/전체 측정 범위

최대 성능이 나오는 자이로스코프에 가할 수 있는 최대 입력 각속도입니다. 입력 각속도가 이 지점을 넘어서면 자이로스코프 출력이 왜곡 또는 포화될 수 있습니다. 각 측정 범위의 단위는 보통 초당 각도 또는 °/s입니다. 전체 측정 범위는 보통 각 측정 범위의 두 배입니다. 예를 들면 +/-100°/s의 측정 범위를 가진 자이로스코프에 대해 전체 측정 범위는 200°/s가 됩니다.

바이어스

측정 자이로스코프의 바이어스(또는 바이어스 오류)는 자이로스코프에 회전이 없을 때의 자이로스코프 신호 출력입니다. 세계에서 가장 완벽한 자이로스코프조차도 오류 소스(“지급한 가격만큼 얻을 수 있다”는 오래된 격언이 여기에도 적용됩니다)를 가지며 바이어스는 이들 오류 중 하나입니다. 바이어스는 풀 스케일 출력의 전압 또는 백분율로 나타낼 수 있으나 기본적으로 회전 속도(초당 각도 단위)를 나타냅니다. 다시 언급하자면 실제 세상에서는 고정된 바이어스 오류에 대해 허용값을 만들 수 있습니다. 불행히도 바이어스 오류는 온도와 시간 모두에 대해 변화하는 경향이 있습니다. 자이로스코프의 바이어스 오류는 다음과 같은 여러 요소에 기인합니다.

– 보정 오류
– 스위치 온-스위치 온
– 바이어스 드리프트
– 온도에 따른 바이어스 편차
– 충격의 영향(g 수준)

바이어스의 개별 측정치 또한 노이즈의 영향을 받으며 이것이 의미 있는 바이어스 측정치가 항상 일련의 측정치의 평균인 이유입니다. 앨런 분산 기법은 광범위한 형태에서 자이로스코프 바이어스 성능을 설명하는 매우 효과적인 수단을 제공합니다.

바이어스 드리프트

이를 구어체 용어인 드리프트 레이트와 혼동하지 마십시오. 이는 다른 모든 인자가 일정하게 유지된다고 가정했을 때 특히 시간에 따른 바이어스 편차를 지칭합니다. 기본적으로 이는 자이로스코프와 자이로스코프 관련 기계 부품 및 전기 부품의 자가 가열로 인한 웜업 효과입니다. 이 효과는 전원을 켠 후 처음 몇 초 동안 더욱 우세하고 5분 후에는 거의 없어질 것으로 예측됩니다.

바이어스 불안정성

바이어스 불안정성은 자이로스코프의 ‘양호함’에 대한 기본적인 측정치입니다. 이는 앨런 분산 커브의 최소 점으로 정의하며 보통 °/hr 단위로 측정됩니다. 이는 해당 자이로스코프에서 달성할 수 있는 최상의 바이어스 안정성을 나타내며 앨런 분산 최솟값에서 정의된 간격에서 바이어스 평균화가 일어난다고 가정합니다.

온도에 따른 바이어스 편차

온도 기반 효과인 ‘바이어스 드리프트’도 참조하십시오.

주변 온도가 바이어스에 영향을 주며 성능 매개변수는 특정 작동 온도 범위에만 관계됩니다. 온도 효과는 자이로스코프별 기준에서 예측 가능한 경향이 있으며 교정을 통해 자이로스코프 바이어스 성능을 극적으로 향상할 수 있습니다. 일부 자이로스코프(예: SiRRS01 범위)는 내부 온도 센서를 제공하여 이 과정을 지원합니다.

환산 계수

자이로스코프의 공칭 환산 계수는 감지된 주어진 회전 속도에 대해 얼마나 높은 전압(또는 비트)이 예상되는지에 관한 장치의 전달함수를 설명합니다. . 이는 지정된 자이로스코프의 동적 범위 및 상온(섭씨 20도 또는 섭씨 23도 사용)에서 측정한 입력 속도에 대한 예상 자이로스코프 출력을 기술하는 그래프의 점들을 통과하는 최적 직선의 기울기 측정값입니다. 아날로그 자이로스코프의 경우 이는 deg/s당 전압으로 측정됩니다. 예를 들면, CRS03-02 자이로스코프는 deg/s당 20mV의 환산 계수를 가집니다. 그러므로 자이로스코프의 출력은 2.5V의 정지 출력으로부터 정방향 회전 deg/s당(100deg/s까지) 20mV씩 증가하게 되며 역방향 회전도 유사합니다.

환산 계수 설정 오류

이는 고정된 온도(보통 상온 또는 섭씨 23도)에서 자이로스코프의 풀 스케일 레이트로 나눈 측정된 환산 계수(별도로 설명)와 공칭 환산 계수 사이의 차이입니다. 상용 자이로스코프는 보통 이 온도에서 설정되며 이것이 ‘설정 오류’로 불리는 이유입니다. 오류는 백분율 또는 백만분율(PPM)로 표현됩니다. 10,000ppm이 1%입니다.

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