测量交流加速度该不该校准呢？

对于倾角仪等应用，加速度计的直流响应是感兴趣的信号，因为应用需要检测静态加速度计输出的微小变化。在大多数应用中，例如平台稳定，井下定向钻井，起重机稳定系统，以及在道路平地机和测量设备中进行平整的建筑行业中，倾斜度变化可以假设为准静态，因为倾斜度变化涉及的时间尺度通常远小于加速度计的带宽。然而，在振动监测和结构健康监测（SHM）等应用中，加速度计的交流响应也变得很重要，因为感兴趣的信号可能具有功率分布在很宽频率范围内的频谱。

由于振动是周期性的，光谱分析提供了一种表征振动曲线（振动，幅度和频率之间的关系）的便捷方法。每一块移动设备都有自己的振动轮廓，光谱色调通常代表设备的固有共振频率。知道加速度计的灵敏度的频率响应，例如，灵敏度如何随施加的输入振动的频率而变化，有必要将加速度计输出的频率成分从电压PSD [V /√Hz]缩放到加速度PSD [ g /√Hz]。 ADXL354和ADXL355是新型低噪声，低功耗MEMS加速度计系列的一部分，可实现结构健康监测等低振动水平监测应用。本文讨论了这些加速度计的交流响应以及在决定在此类应用中是否需要校准加速度计输出时应考虑的因素。

有助于AC响应的因素

ADXL354和ADXL355加速度计使用模拟低通抗混叠滤波器来降低带外噪声。模拟抗混叠滤波器是一个sinc3滤波器，提供约1.5 kHz的固定带宽（3 dB角）。这限制了ADXL354和ADXL355的带宽，此外还滤除了ADXL355内部20位Σ-Δ模数转换器（ADC）的混叠噪声。 ADXL355还集成了一个额外的数字滤波器级，由低通抽取滤波器和可旁路高通滤波器组成。所有这些滤波器级的组合定义了这些装置的交流响应。这些滤波器级有效地衰减了ADXL354和ADXL355在3 dB角落之外的灵敏度。 ADXL354和ADXL355中使用的MEMS传感器在X轴和Y轴上的共振频率约为2.5 kHz，在Z轴上的共振频率约为2.1 kHz，从而在传感器的共振频率附近产生灵敏度的共振增强。

交流灵敏度的测量

执行正弦扫描振动测试以评估传感器的频率响应。加速度计用螺栓固定在夹具上，并安装在Unholtz-Dickie 20型振动筛系统上。参考加速度计（PCB 320B14）用于校准振动器激励，以及Endevco 133型信号调节器。对于ADXL354，振动研究VR9500用作振动控制器和数据采集系统。对于ADXL355，NI PCI 7850R用作数据采集系统。正弦振动信号的频率从30Hz扫描到5kHz。在执行测量以将不同的灵敏轴与振动器系统的振动轴对齐后，加速度计的安装会发生变化。

ADXL354

零件在±8范围内运行 g 范围，在正弦振动上具有1 g 峰值激励，使用前一节中描述的设置。 ADXL354的灵敏度（归一化为直流灵敏度）的频率响应如图1所示。从图中可以推断，由于模拟抗混叠滤波器，共振增强和衰减的组合限制了平坦频带（直流±5％变化）至约1.3 kHz。 +3 dB频率角，例如，灵敏度是直流灵敏度两倍的频率，对于X和Y轴大约为2.1 kHz。 Z轴传感器的品质因数低于X轴和Y轴传感器，因此，交流灵敏度不等于任何频率下直流灵敏度的两倍。 Z轴传感器的最大灵敏度处于其共振频率。

ADXL355

零件在±8 g 范围内运行使用上述设置，在正弦振动上具有5 g 峰值激励。对于4 kHz的ODR选择，ADXL355灵敏度的频率响应如图2所示。该图显示了所有频率的灵敏度，标准化为直流时的灵敏度。由于ADXL355中实现了额外的数字滤波，因此扁平带宽受用户编程的ODR（带宽= ODR / 4）限制。在此处显示的图中，4 kHz的ODR选择导致-3 dB角约为1 kHz。器件谐振周围频率的振动会遇到灵敏度的共振增强。

校准

ADXL354和ADXL355的直流灵敏度保证在标称值的±8％范围内。如果未校准直流灵敏度，则直流加速度测量中的最大误差为8％。如果需要更高的精度，可以通过将已知的输入加速度应用于器件，通过测量每个轴的至少两个值来实现直流灵敏度校准。执行此类校准的最简单方法是将两个方向（正方向和负方向）沿着每个轴定向到1 g 重力场。 1

ADXL354中的AC灵敏度变化主要取决于谐振频率和品质因数的变化。这些参数的变化通常非常小，由工艺变化决定。多个器件的频率变化通常小于2％，并且各部件的Q变化通常小于10％。图3显示了两个ADXL354器件（X轴）与Q和谐振频率差异很大的比较。抗混叠滤波器的组合以及谐振导致2 kHz时的归一化交流灵敏度，对于两个器件均等于1.63和1.74，差值约为6％。因此，如果加速度计检测到100 m g 振动，Q值高于2 kHz，则另一个加速度计将报告与94 m g 相同的信号。在特定频率下振动内容的绝对精度很重要的应用中，建议使用精密振动台进行额外的交流校准。

总之，决定校准或不校准加速度计取决于感兴趣的信号。对于需要监测振动谐波频率绝对值的振动监测和结构健康监测应用，需要额外的校准。在用于跟踪自然振荡，振幅和频率相对变化的应用中，ADXL354和ADXL355加速度计可与基线测量一起使用，无需额外校准。