MEMS振動檢測：速度到加速度

MEMS加速度計作為現代狀態(tài)監(jiān)測（CM）系統(tǒng)中的振動傳感器剛剛成熟。最近在測量范圍、帶寬和分辨率（噪聲）方面的擴展正在實現新的概念和系統(tǒng)架構，因為CM開發(fā)人員一直在等待利用MEMS傳感器的尺寸、成本和可靠性優(yōu)勢的機會。當系統(tǒng)架構師進行早期可行性研究時，有些人可能需要評估特定傳感器支持一系列振動幅度（V最低/ 5.MAX） 和頻率 （f最低- G.MAX).當幅度屬性以速度表示時，開發(fā)人員需要將其轉換為加速度，以便根據關鍵傳感器規(guī)格（噪聲、范圍）對其進行評估。公式1提供了一種彌合該差距的方法，方法是取單個頻率（fV） 速度模型 V（t），以推導出等效加速度公式 a（t）。

公式1中的加速度公式提供了生成簡單公式的機會，該公式將其峰值和均方根水平與等效速度水平相關聯(lián)（參見公式2）。

這些關系的均方根形式可以通過假設通過系統(tǒng)振動邊界中應力最大的部分（最小頻率（f最低）和幅度（V最低).在根據行業(yè)標準振動嚴重性分類評估特定加速度計時，這種形式的關系非常有用。例如，公式3確定，在最小振動頻率為10 Hz時，加速度測量中的噪聲必須小于7.18 mg，才能根據ISO-10816-1（V最低= 1.12 毫米/秒）。

將加速度計的噪聲密度 （ND） 乘以噪聲帶寬的平方根 （fNBW） 提供了一種相對簡單的方法來估計特定加速度計和濾波器配置中的總噪聲。

公式4以通用形式提供此數據，并舉例說明，當ADXL357加速度計（ND = 80 μg/√Hz）與截止頻率為1000 Hz（fC= 1000 Hz）。在4.7 mg時，ADXL357似乎滿足公式3中的邊界條件。

等式2的峰形式（見等式5）為估計另一個重要的邊界條件提供了工具;加速度計中的測量范圍。公式5還給出了一個具體示例，該示例確定根據ISO-1081-1（V.MAX= 28 毫米/秒），頻率為 1000 Hz （f.MAX） 的測量范圍至少為 ±25.3 g。

雖然最終的傳感器選擇可能需要額外的考慮和驗證，但在投資早期測試平臺和表征之前，這種分析水平有助于確保遵守最基本的邊界條件。

審核編輯：郭婷