常见问题

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立即获取您查询的信息。 以下是客户提出的问题和解答列表,这些问题和解答可能对其他在工程设计中使用 Silicon Sensing 产品的人有用。 请 联系分销商或点击 此处 直接联系我们。

一般问题
为何 Silicon Sensing 陀螺仪能够承受冲击和振动?

我们的陀螺仪使用振动环作为振动结构,而传感元件以支架悬于振动环周围。 这意味着由于传感器的平衡和对称特性,它不会像非平衡结构(例如音叉)那样,因冲击和振动而容易产生运动。 正常操作时,由于部件间距很大,振动环的任何偏转都不会对其他部件造成影响。

数据表和说明书中的术语是什么意思?

请参阅我们的术语表部分中对每个参数或术语的解释。 如果您需要其他帮助或解释,请与我们联系。

“比例电压输出”是什么意思?

比例电压输出是指陀螺仪的输出电压与电源电压成比例。

陀螺仪可以安装在任何海拔高度吗?

陀螺仪在不参考任何固定点的情况下测量空间中的角速率,并能够在所有朝向上感测围绕其敏感轴运动的角速率。 陀螺仪对重力也极不敏感,因此可以在任何海拔高度使用。

你们的陀螺仪对重力或线性加速度敏感吗?

我们确实设定了对重力和线性加速度的灵敏度,但因为我们的陀螺仪使用平衡的振动环作为振动结构,所以它们对重力、线性加速度和振动都有很强的适应力。

你们的陀螺仪分辨率是多少?

陀螺仪的用途和使用方式不同,其分辨率对各类人群的意义也有所不同。

如果陀螺仪有数字输出,则分辨率是消息中数据的最低有效位。 分辨率取决于陀螺仪设置的速率范围。 数据表提供了标度因数,以 lsbs/°/s 为单位。 这个数字的倒数是 lsb 的权重,即数字分辨率。 可以应用过采样技术来提高分辨率。 这些技术通常涉及到以非常高的速度对输出进行采样,并计算平均值以提高分辨率。

如果使用模拟输出,则可达到的最佳分辨率来自 Allan 方差曲线的底部,即设备的零偏不稳定性。 模拟分辨率的另一个定义是:输入发生变化时在输出端的最小可观察差值。 这与噪声有关,通常被当做输入信号,从而导致输出大于噪声输出。

在选择电源时,应该考虑哪些特殊的注意事项?

在我们的陀螺仪中,振动结构的共振频率大约是 14KHz 或 22KHz。 不同型号的陀螺仪的频率可能会有所差异。与此频率接近的电源噪声或此频率的谐波可能耦合到信号中,造成额外的噪声。 如果陀螺仪附近有接近这些频率的周期性信号,例如由开关模式电源产生的信号,则可能在陀螺仪输出中出现拍频现象。

请解释“非线性”和“线性误差”是什么意思?

请参阅我们的术语表部分中对每个参数或术语的解释。

如何根据陀螺仪的输出计算移动的角度?

角速率传感器提供与转动速率成比例的输出,因此要获得角度测量值,需要进行基于时间的积分处理。 积分中的误差项是传感器的标度因数(SF)的误差和(总)零偏(B)。 对于传感器输出的任何电压(V),用以下公式计算角度:

Integral [ ( V (SF +SF ERROR) + B) ]dt,从 T0 至 T。

对于恒定的标度因数误差,当随时间变化的平均角位置为零(例如在振荡系统中)时,则该误差变为测量时间段内总零偏的积分。

速率传感器零偏的典型规格最大为 3°/s,因此如果不进行校准,则每移动一秒钟,角度误差将以 3° 的最大速率累积。

然而,如果主机系统能够在测量开始前减去“零偏”偏移值,则可以很容易地改进这一点。 设备启动后,恒定温度下每 5 秒的零偏变化可能小于0.05°/s。 减去初始零偏(3°/s)并进行相同的积分运算将导致角度误差。每移动 5 秒,该误差以 0.125°的速度累积。

此陀螺仪能承受的最高温度是多少?

我们具体说明了此产品在规定工作温度范围内的性能。 设备通常是可以在该范围之外运行的,但我们不能保证其功能或性能,因为我们仅在指定工作温度范围内对设备进行了测试。 当设备未通电时,它可以短时间暴露在较高温度下。 在 130°C 时,设备内部会发生玻璃化转变,设备冷却时将恢复,但设备的特性可能会发生变化。 因此,不要让设备暴露在接近 130°C 的温度下,这点至关重要。

如何根据获得的角速率数据计算角度位置?

角速率传感器提供与转动速率成比例的输出,因此要获得角度测量值,需要进行基于时间的积分处理。 积分中的误差项是传感器的标度因数(SF)的误差、噪声和零偏。 对于恒定的标度因数误差,当随时间变化的平均角位置为零(例如在振荡系统中)时,则误差变为测量时间段内的零偏、噪声和线性误差的积分。 对于噪声的影响,请参阅我们词汇表中的“角度随机游走”。

速率传感器偏置的典型规格最大为 3°/s,因此如果不进行校准,则每移动 1 秒钟,由于零偏引起的角度误差将以 3° 的最大速率累积。 然而,如果主机系统能够在测量开始前减去“零偏”偏移值,则可以很容易地改进这一点。 设备启动后,恒定温度下每 5 秒的零偏变化可能小于0.05°/s。 减去初始零偏(3°/s)并进行相同的积分运算将导致角度误差。每移动 5 秒,该误差以 0.125°的速度累积。

你们的陀螺仪是在哪里制造的?

我们的陀螺仪是在日本或英国制造的。 日产陀螺仪由 Silicon Sensing Products 公司生产。该公司与 Silicon Sensing Systems Japan 位于同一地址,都位于住友精密工业株式会社园区。 英产陀螺仪由我们位于德文郡普利茅斯的工厂生产。

Silicon Sensing 产品与竞争对手有何不同?

我们的传感器特性包括:随时间和温度变化的零偏漂移很低,可重复性很好(可通过热补偿获得高性能),几乎不受冲击和振动的影响,并且工作温度范围较广。 这些特性是通过使用经过平衡的硅基振动 MEMS 环作为感测元件来实现的,而不是较廉价的未经平衡的振动梳或音叉传感器。

CRS 传感器包括一个用于保持振幅和频率的双闭环控制电路,其他都是开环电路。 显然,这会增加成本。 您可能不需要用到全部这些性能,如果是这样,那么我们的产品显得价格稍贵。 然而,许多客户已经摒弃了我们的竞争对手,转向我们,因为比起其他产品的沉没成本,我们的传感器能提供更多价值。沉没成本的例子有:主机产品的制造成本可能会因产量低而增加,筛选陀螺仪的成本提高,在极端情况下,廉价陀螺仪在使用现场发生故障会增加保修成本,并导致产品形象受损,从而影响销售。 您必须考虑整体需求和成本,从长远来判断我们的陀螺仪是否成本更高。

你们的多个陀螺仪能否共用一条通用的 SPI 总线?

如果陀螺仪有 SPI 输出,那么答案是肯定的。 这是 SPI 总线的特性之一。 “从机选择”(SS)引脚用于选择每个单独的设备。

你们的陀螺仪可修理吗?

通常的答案是否定的。 它们是为大规模应用而设计的,具有卓越的性价比。 因此,考虑修理损坏的设备是不合算的。

陀螺仪是否可以用来稳定摄像机?

可以,事实上,许多客户已经将我们的陀螺仪用于此类用途。 低噪声加上对冲击和振动的高耐受性,使其成为理想的选择。 陀螺仪测量角速率,并输出与相机上的角运动成比例的信号值。 此信号可用于驱动伺服电机,让其一直指向所需方向,或保持所需角速率,从而抵消不受欢迎的干扰。 或者,陀螺仪输出信号可以应用于视频信号或图像上,对其进行调整,从而在过程中对不受欢迎的干扰进行补偿。

当使用另一家供应商提供的振动结构陀螺仪时,必须使用低通滤波器滤除传感器的共振频率和谐波,再输出。 这对你们的陀螺仪有必要吗?

没有必要。 如果您使用陀螺仪的模拟输出,我们建议在通往模数转换器(ADC)的信号路径中使用抗混叠滤波器,将噪声混叠降低至带内频率。

Pinpoint
PinPoint® 是否使用磁铁?

不使用磁铁, PinPoint® 使用压电换能器,因此不易受到磁场影响,也不会产生磁场。

如果我们用一个电源为两个 PinPoint® 供电,它们是否会相互干扰?

由于 PinPoint® 使用的电流非常低,因此不太可能产生源自电源的干扰。 然而,我们还是建议您,使用“星形”接线法,并遵循良好的布线规则来实现最佳隔离效果。

PinPoint® 是否会受到磁场的影响?

不会, PinPoint® 内的换能器对磁场不敏感。

PinPoint® 是否对重力或线性加速度敏感?

我们确实规定了对重力和线性加速度的灵敏度,但因为 PinPoint® 使用平衡的振动环作为振动结构,所以它对重力、线性加速度和振动都有很强适应力。

如果 PinPoint® 超出范围会怎样?

在模拟输出模式下,PinPoint® 输出的速率测量值高于预设“最大”速率范围,这个值可能是有用的,但我们无法保证这种情况下陀螺仪的性能(即线性)。

标称零偏压为 ½Vdd;1.65伏。 最大指定的速率范围被设置为在零偏置(nominal zero bias)电压的±1.0伏特范围内发生。 超过±1.0V(即±300º/s)这个 “规定” 限值的至少10%时,标度因数还能够保持线性,以便容纳一些公差。如果超过此线性范围,将不能保证输出是线性的。 因此,“最大”速率范围配置为±300º/s的 PinPoint® 陀螺仪实际测量值的范围是 ±465º/s [(1,650mV – 1,000mV – 100mV)÷ 3.3mV/º/s = 165º/s]。

您能否解释 PinPoint® 中使用的内部采样方案,包括分辨率、采样率和任何平均值?

内部模数转换器(ADC)采用逐次逼近寄存器(SAR)架构。

是否可以在不同的应用中以不同的方式设置 PinPoint®?

这个简单的答案为“是”。 为了更全面地回答这个问题,我们需要考虑 PinPoint®的两种输出模式:模拟和数字。

模拟输出:
有两种可能的方法来提高输出分辨率和精度; (i)过采样和 (ii)切换测量范围。

(i)过采样;假设您以1000Hz(即每1ms)的频率对输出进行数字化,并通过一个 10 位 ADC 进行转换。 通过过采样,比如在 4000Hz(即每250µs),然后对四个测量值进行平均,这 将提高输出精度,
因为它将过滤陀螺仪的噪声。 这提高了精度,但不能提高分辨率。

(ii) 切换测量范围;使用 PinPoint® 有可能将测量范围从300º/s更改为75º/s,这将使分辨率提高四倍。 要做到这一点,您需要具备通过 SPI 接口与陀螺仪“对话”的能力。 通过 SPI,您可以改变模拟输出的标度因数。 这需要“重置”陀螺仪,换句话说,它将被有效地关闭和再次打开,这一过程可能需要
0.3秒。 这不会对陀螺仪的功能或性能产生任何不利影响,但这是应用系统设计的一个考虑因素。

数字输出:
在数字输出模式下,过采样选项是多余的。 通过 SPI,可以在六个预定值之间切换为任何一个速率范围;75º/s、150º/s、300º/s或900º/s。 这不涉及如上所述的模拟输出模式的陀螺仪硬复位,因此不会发生信号丢失。

PinPoint® 的最大速率范围是多少?

在当前的设置下, PinPoint® 能够处理、传输或响应速率高达 900º/s 的信号。但实际上能够测量出更高的值。

在模拟输出模式下,陀螺仪输出箝位在1250º/s,并且在低于该速率输入水平时不应出现饱和或反转的现象。 数字输出模式的上限是 1024°/s。

PinPoint® 中使用的是什么分辨率的 ADC?

PinPoint® 本质上是一个模拟传感器,也提供数字输出选项。 ASIC 内部有一个 10 位 ADC,但在过采样的情况下,它实际上是一个 12 位 ADC。 下文中将进一步对此进行解释。

内部 ADC 的分辨率是 10 位,全量程范围为 +/-1.024V。 为了进行说明,如果我们仅考虑 +/-300°/s 的动态测量范围。技术数据表(CRMnnn-00-0100-132)中,模拟标度因数定义为 3mV/°s。 因此,10 位 ADC 的全标度范围为+/-341.333°/s [即 1.024V÷
3mV/°/s]。

在 PinPoint® 陀螺仪内部,专用集成电路(ASIC)的采样频率是硅基 MEMS 环形传感器的谐振频率(约22kHz)。 它不断地计算最近 16 个样本值的累加和,输出一个 14 位的数字。 在 SPI_CLK 的下降沿,对这个 14 位的数字进行符号位扩展,成为一个 16 位数字,并输出到主机。 如果第 16 位是“1”,则符号为 -ve,如果第 16 位是“0”,则符号为 +ve。 第 15 位未使用。

+/-300°/s 动态范围的数字标度因数为 24 位/°/s,或 1/24°/s 每 lsb。 ADC 的范围为 +/-341.333°/s(见上文)。 这意味着 ADC 是 14 位【即682.666°/s÷1/24°/s=16384=214】。

通过对信号进行过采样,ADC 的表观分辨率已从 10 位提高到 14 位。 然而,这样的改进可以实现的原因仅仅是因为传感器信号固有的噪声。 众所周知,可以通过增加噪声和进行更多的过采样操作,可以提高 ADC 的有效分辨率。 采样率每增加一倍,则 ADC 的表观分辨率提高 1 位。 然而, 随着采样率的增加,有效分辨率也随之增加,而增加的速率是采样率的平方根(额外的噪声随着过采样的增加减弱,而减弱的速率是过采样率的平方根)。

因此,尽管 16 次过采样操作使分辨率明显增加了4 位,但分辨率实际有效增加 2 位。 由此,我们描述 PinPoint® 中的 ADC 为“有效的 12 位 ADC”。

您能否提供关于 PinPoint® 中所用温度传感器的更多信息?

温度传感器是陀螺仪内部 ASIC 上的一个功能模块。 它用于进行陀螺仪的内部热补偿。 它的作用是输出数字 SPI 消息,因此可以用在系统的整体热补偿功能方面。 在模拟输出上不可用。

您能否告知 Vref_Cap 的最大电压可能是多少,以便我选择电容器?

生成 Vref 的目的是提供一个随着电源电压变化的电压,其值是电源电压的一半,即 Vdd/2。 Vref 是在 PinPoint® 内部使用的,因此保持稳定性且不会以任何方式受到干扰非常重要。 建议的最大 Vdd 为 3.6V,因此 Vref_cap 上的电压不太可能超过 1.8V。 就电容器而言,我们建议选用额定值为 10V 的 100nF 的 X7R 陶瓷型电容器,安装在 Vref_cap 引脚附近。 电容器到 Vref_cap 引脚的走线不应通过 PCB 的通孔。 电容器的最小额定电压应为 6V,但为了减少电容器上的应力并提高可靠性,我们建议额定电压为 10V。 总之,我们建议 Vref_cap 应为:100nF,X7R MLCC,SMT 封装,安装在 Vref_capp引脚附近,额定电压为 10 V,避免使用通孔。

您建议使用 PinPoint® 陀螺仪的模拟输出还是数字输出?

PinPoint® 本质上是一个模拟陀螺仪。 将数字模块将模拟信号转化成数字信号,并通过 SPI 总线以数字数据流的形式输出。 Pinpoint 中使用的 ADC 实际上是一个 10 位的设备,在过采样的情况下,分辨率实际上变为 14 位,但精度通常为 12 位。 一般来说,模拟输出的性能稍好。

如果用户需要模拟信号,则建议使用模拟输出。

如果用户需要处理数字输出,则建议使用 SPI。 如果需要更高的性能,建议使用更高精度的 ADC 方案,这种方案通过高采样率和数字滤波来增强性能。

陀螺仪需要哪些其他组件才能正常工作?

对于 PinPoint®, 需要四个额外的电容器才能正确运转。

对于 PinPoint®, 需要四个额外的电容器才能正确运转。

可以,但要保持 Vref 稳定,不会以任何方式受干扰,这非常重要。 我们建议用超高阻抗电压跟随器,以充分缓冲 Vref_cap 信号。

多个 PinPoint® 能否共用一条通用的 SPI 总线?

可以,这是 SPI 总线的特性之一。 “从机选择”(SS)引脚用于选择每个单独的设备。

PinPoint® 的分辨率是多少?

如果使用数字输出,则分辨率是消息中数据的最低有效位。 分辨率取决于陀螺仪设置的速率范围。 数据表提供了标度因数,以 lsbs/°/s 为单位。 这个数字的倒数是 lsb 的权重,即数字分辨率。

如果使用模拟输出,则可达到的最佳分辨率来自 Allan 方差曲线的底部,即设备的零偏不稳定性。 模拟分辨率的另一个定义是:输入发生变化时在输出端的最小可观察差值。 这与通常被当做输入信号的噪声有关,这导致输出大于噪声输出。

PinPoint® 是否可以维修?

没有必要。 它们是为大规模应用而设计的,具有卓越的性价比。 因此,考虑修理损坏的设备是不合算的。

我是否可以 “在运行中” 更改 PinPoint® 陀螺仪的动态范围

问题: 我看到有可能改变 PinPoint® 陀螺仪的动态范围,这可以“在运行中”完成吗?换句话说,当我们的应用需要较低速率范围和较高的分辨率时,我们可以“切换”到较低的速率范围吗?这样做能否提高分辨率?

答案: 这个简单的答案为“是”。 为了更全面地回答这个问题,我们需要考虑 PinPoint®的两种输出模式:模拟和数字。

模拟输出:

有两种可能的方法可以提高输出分辨率和精度: (i)过采样和 (ii)切换测量范围。
(i)过采样;假设您以1000Hz(即每1ms)的频率对输出进行数字化,并通过一个 10 位 ADC 进行转换。 通过进行过采样(例如以 4000Hz,即每 250µs 进行一次),然后对四个测量值进行平均,可以提高输出精度,因为这个操作过滤了陀螺仪的噪声。 这提高了精度,但不能提高分辨率。

(ii) 切换测量范围;使用 PinPoint® 有可能将测量范围从 300º/s 更改为 75º/s,这将使分辨率提高四倍。 要做到这一点,您需要具备通过 SPI 接口与陀螺仪“对话”的能力。 要做到这一点,您需要具备通过 SPI 接口与陀螺仪“对话”的能力。 通过 SPI,您可以改变模拟输出的标度因数。 这需要“重置”陀螺仪,换句话说,它将被有效地关闭和再次打开,这一过程可能需要 0.3 秒。 这不会对陀螺仪的功能或性能产生任何不利影响,但这是应用系统设计的一个考虑因素。

数字输出:

在数字输出模式下,过采样选项是多余的。

通过SPI,可以在四 个预定值之间切换为任何一个速率范围:75º/s、150º/s、300º/s或900º/s。 。 这不涉及如上所述的模拟输出模式的陀螺仪硬复位,因此不会发生信号丢失。

在装备过程中,我们的主机系统能否对陀螺仪进行编程,从而根据应用设置相应的速率范围?

是的,这是可能的,而且用户能够根据陀螺仪在应用程序中的方向设置陀螺仪。

模拟输出: 如果使用模拟速率输出,则主机系统可以通过 SPI 数字接口设置模拟测量范围。
数字输出: 主机系统可以设置所需的测量范围。

为了防止 CRM100 收到不需要的命令,我是否需要分开 DATA_IN 或 DCLK?

问题: 我们在同一 SPI 上有另一个传感器(具有不同的从机选择,/SS)。 我明白,如果设备未被选择时,我们需要通过一个逻辑门将 DATA_OUT 分开,以实现高阻态状态(high Z)。 问题是,为了防止 CRM100 收到不需要的命令,我是否还需要分开 DATA_IN 或 DCLK?

答案: 不需要分开 DATA_IN 和 DCLK。 PinPoint® 将仅在 /SS 输入线被设置为低电平的情况下响应命令。

我们注意到,如果陀螺仪超出范围或受到撞击,则校验和会出现错误。 此外,如果我们命令进行内置测试(CBIT),则校验和也可能出现错误。 您能否解释为什么会发生这种情况?

校验和是在加载 SPI 寄存器之前计算的。 在计算校验和的过程中,将会保留存储的数据字节,并且暂时禁止对它们进行任何更新。 然后根据状态字节和这 4 个数据字节来计算校验和。 但是,在计算校验和之后,可以在短时间内继续更新状态字节。 因此,当状态字节、4个数据字节和校验和加载到 SPI 寄存器中时,校验和可能不正确。 因此建议,如果检测到校验和错误,还应该检查状态字节的状态,例如 BIT 故障。

我怎样才能将 CRM102.1/CRM202.1 设置为其最大范围(2700deg/s)?

CRM102.1/CRM202.1的测量范围是 CRM100/CRM200 的三倍。 。 之所以出现混淆,是因为 CRM102.1 和 CRM202.1 数据表上最高的测量范围选项是 900deg/s (第二高测量范围,相当于 CRM100/CRM200 上的 300deg/s)。 然而,如网页所示,CRM102.1/CRM202.1 陀螺仪能够感应高达 2700deg/s 的速度。 为此,需要将速率范围选项 设置为设备能够达到的最高速率范围。 将它们的数据表与 CRM100/CRM200 的数据表进行比较,可以推导出实现这一点的方法。 总结来说,在数字模式下, 将命令消息的第 4 位和第 3 位(RR1和RR0)设置为 “00”。 在模拟模式下,将引脚 SEL0 和 SEL1 都设置为接地。

CRS39
为什么 CRS39/CRS39A 有三个温度传感器输出?

CRS39 是为温度不太稳定的钻孔测量而设计的。 由于 MEMS 传感器对温度变化、温度斜坡和温度斜坡的变化非常敏感,因此温度测量对于优化性能至关重要。 因此,CRS39 中内置了三个温度传感器,以便能够监测整个 CRS39 的温度梯度,并跟踪环境温度的变化。 使用这些传感器,可以补偿对整个设备的温度、温度斜坡和温度梯度以及温度斜坡变化的依赖性。 实际的补偿过程将取决于 CRS39 的安装以及设备所处的环境。

CRS39、CRS09 和 CRH03 传感器上的 FRQ 和 TMP 输出的目的是什么?

基本上,我们的陀螺仪使用硅基(MEMS)环,并通过设置和控制,使其以精确的方式振动。 当陀螺仪旋转时,其谐振模式会随之发生变化,这种变化与施加到陀螺仪上的旋转速率呈正比关系。 硅基环周围的电子器件的作用是控制环的谐振并感测环的运动。

当陀螺仪受到温度变化的影响时,陀螺仪的零偏和标度因数会发生变化。

因此,我们提供了两个输出,用于感测温度变化。

包括温度传感器以感测陀螺仪内的电子器件的温度。

并对环的谐振频率进行感测并作为数字信号输出。 硅基环的频率与环的温度成正比。 硅基环的频率与环的温度成正比。 硅基环的频率标称为 14KHz,FRQ 信号是该频率的两倍,其标称为 28KHz。 频率随温度变化,即 -0.76赫兹/摄氏度。

通过使陀螺仪经历温度变化,可以测量陀螺仪相对于频率输出和温度传感器输出的误差(零偏和标度因数)。 使用查找表或使用多项式函数来对这些误差数据进行拟合,可以从陀螺仪的输出中减去衍生的误差,以对误差进行补偿。

由于到 MEMS 环的传热路径较长,温度传感器对环境温度变化的响应会比频率更灵敏 。 同样,在高度(角)动态环境中,由于次级回路的抵消作用使 MEMS 环加热,温度传感器对频率变化的响应会比环境温度更灵敏 。 在一个相当稳定的环境中,陀螺仪的整体温度是稳定的,那么这两种方法是等效的。

您能否提供关于 CRS09、CRS39 和 CRH03 的 FRQ 输出的更多信息?

一般来说,温度补偿的最简单方法是第一步使用机载温度传感器。 这可以被视为主要的(粗略的)热误差校正。 可以通过使用 MEM 环的频率(FRQ)进一步细化热补偿,因为这是对环的温度的测量。

在正常室温(+25 摄氏度)操作下,FRQ 信号在 27.4kHz 至 28.6kHz 之间。 随着温度的下降,环变得“更硬”,因此频率会增加,反之亦然。 环的温度系数在 -0.82 至 -0.70Hz/摄氏度之间(标称 -0.76Hz/摄氏度)。 因此,如果 FRQ 的值下降了例如 7.6Hz,那么您可以假设环的温度增加了 10 摄氏度,达到 +35 摄氏度[-7.6/-0.76=+10 摄氏度]。 硅基环被支撑在玻璃基板上,玻璃基板置于充满惰性气体的密封金属罐内。 因此,它具有很好的绝缘性,也导致环境温度变化与硅基环的温度(及其频率)变化之间存在时间上的滞后。 电路板上的温度传感器对环境温度波动的响应更快。

CRS39 的设计中有任何相关的共振现象吗?

CRS39 是为直径要求为 1” 的井下测量应用而设计,因此要求独特的形态特征,例如薄而长的形状。 CRS39 黄铜柱的安装布局意味着当在振动环境中工作时,可能会激发 PCB 的谐振模式。

因此,建议 CRS39-01 安装时,应确保下方的 PCB 被牢固夹紧。 按照原本设计的安装方式来安装就能保证这点,即安装在直径为一英寸的管内,使下方的 PCB 位于管内并受到管壁的约束。

已经观察到,CRS39-02(封装变体)表现出类似的谐振模式,因此建议不要将 CRS39-002 置于超过 1.8KHz 的振动环境中。

我如何优化 CRS39 的寻北功能?

发挥 CRS39 的虽佳性能,并从噪声中提取地球角速度信号的关键是:以 Allan 方差分析为指引,对陀螺仪速率数据进行采样并计算平均值。

我们推荐两种采样方案:

(a) 在的试验箱中,我们使用一个 16 位(逐次逼近寄存器 ADC)的 NI 卡。 我们在 10KHz 条件下对 CRS39-03 进行全差分采样(速率和参考),不使用任何抗混叠滤波器。 然后,我们对每组 10 个采样进行一次平均,以产生频率为 1KHz 的数据。 之后,对这些数据进行 AV 和噪声分析。
(b) 在 IMU 中,我们使用 24 位 ∑-Δ 型 ADC,以输出频率为 10kHz 的采样数据。 传感器端的实际采样频率约为 192KHz。 再次对 CRS39-03 进行差分采样(速率和参考)。 我们对每 10 个采样进行一次平均,以产生频率为 1KHz 的数据集。

使用 Allan 方差技术对所得数据进行分析,以确定最佳的平均时间间隔。 。 然而,最佳的平均时间间隔可能比用户所能接受的要长。我们通常使用 15 秒的平均值对每个罗经点(90度间隔)进行测量。

通过隔热或提供蓄热体尽可能减少测量周期内的温度变化,可以提高精度。 还可以将陀螺仪完全封装在中,尽可能减少任何“金属探测器”或场的影响,以提高精度。

建议进行温度补偿,即温度范围、温度变化率以及实际应用速率和温度。根据陀螺仪的实际条件,可能需要线性或三阶温度补偿。

通过对 180 度相对 位置的测量结果进行平均,可以消除地球角速度,从而获得螺仪的实际偏差。 也可以将各种零偏和温度下同一引用位置的测量值的变化进行比较,从而实现温度拟合。

CMS 组合传感器
将 CMS 组合传感器安装到 PCB 上时,为了尽可能减少 CMS 组合传感器的错位,我是否需要进行任何特殊操作?

加速度计和陀螺仪与电路板(PCB)上的理论基准之间的错位应该是 Orion™ 组合传感器的使用者 关注的一个要点。
CMS300 的 数据表 中提到了传感器相对于其封装可能存在的最大错位为 1.5%。 CMS300 的安装非常简单,不需要特别考虑安装的精确性。

CMS390 的安装稍有难度。 就其宽度而言,该封装非常高,并且安装面并非完全平坦。 数据表 中包括了安装面的不平时的额外余量,在放置时应特别注意,应满足数据表中 3% 的限值。 如果需要更高的精度,请使用专用的安装装置或夹具,以更好地确保垂直度,从而尽可能减小传感器与 PCB 之间的偏差。
如果系统具有处理能力,则可以在处理器内校正任何残余的错位误差。

DMU11
我在接收来自 DMU11 的数据时遇到了问题

DMU11 输出消息使用非归零码协议通过RS422串行接口进行传输,传输速率为 460,800 波特。 DMU11 RS422 驱动器不包括通常与 RS422 接口相关的 120 欧姆终端电阻器。 因此,如果用户不准备使用 DMU11 的接收功能(RX Lo 和 RX-Hi),则需要在连接器的引脚 3 和 4 之间加入一个 120 欧姆终端电阻器。 引脚 3 和 4 不应悬空,因为在引脚 3 或 4 上接收到噪声可能导致 DMU11 停止在其传输线上传输数据。 理想情况下,终端电阻器应尽可能靠近连接器。

DMU41
请解释 DMU41 的 Δθ 和 ΔVelocity 输出

DMU41 输出的基本惯性数据是角速率(deg/s)和加速度(g)。 Δθ 和 ΔVelocity 输出可以被视为对基本数据输出经过重新调整比例的结果。 提供这些数值供客户使用是我们众多客户期望的行业标准操作。

Δθ 的单位为度,表示在 5.0毫秒(或1/200秒)采样时间内旋转的度数。 例如,如果 IMU 轴以 200 度/秒的速度旋转,则 Δθ 将为 1 度。

类似地,ΔVelocity 是从 g 到 m/s 的重新调整比例的结果,表示相同 5ms 内速度变化的变化。 输出(m/s)等于加速度(g)乘以 0.04903325(除以200,乘以9.80665,后者是 g 的标准值。

DMU41 内部传感器数据的分辨率是多少?

DMU41 内使用了 24 位 ∑-Δ 模数转换器。 使用单精度浮点数的数学计算进行补偿。 DMU41 输出消息也是单精度浮点数的形式。 因此,数学分辨率的确很小。

实际上,最小可分辨的变化主要受传感器噪音的影响。 对多次测量结果进行平均,可对最小可分辨的变化进行优化,由从 Allan Deviation 图中得出的偏差不稳定性所决定。 对于陀螺仪通道,最小可分辨变化低于0.1度/小时;而对于加速度计,最小可分辨变化约为 10μg。

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