引言
该应用笔记介绍了一种低g三轴加速度计的倾斜检测理论和倾斜角测量方法。一般来说，这里描述的程序也可以应用于三轴模拟或数字加速度计，这取决于它们各自的规格。

1 计算倾斜角度
低gMEMS加速度计广泛用于消费电子和工业应用中的倾斜检测，如屏幕旋转和汽车安全报警系统。低g加速度计的另一个广泛用途是用于地图转换和个人导航设备的倾斜补偿式电子罗盘。该应用笔记描述了如何通过对一些可能导致角度倾斜计算错误的非理想因素进行补偿，从而准确测量相对于本地地球水平面的倾斜角度。有关详细信息和设备规格，请参阅提供的相关加速度计数据手册。一般来说，也可以使用三轴模拟或数字加速度计，取决于各自的规格。
1.1 工作原理
图 1 显示用于倾斜测量的加速度计的单一感应轴。




加速度计测量重力向量在感应轴上的映射。被测加速度的振幅随感应轴与水平面的夹角α的正弦值的变化而变化。


其中：
• A = 测量的加速度
• g = 地球的重力向量

加速度计的单轴（360°旋转）显示在图 2和3中。





1.2 倾斜检测
1.2.1 单轴倾斜检测
从图 2和3可以看出，当感应轴垂直于重力方向时，传感器对倾斜角度的变化最敏感。在这种情况下，灵敏度约为17.45 mg/° [= sin(1°) - sin(0°)]。由于正弦函数的导数函数，当感应轴接近其 +1 g 或 -1 g位置时，传感器的灵敏度较低（对倾斜角度变化的响应较慢）。
在这种情况下，灵敏度仅有0.15 mg/° [= sin(90°) - sin(89°)]。表 1显示不同倾斜角度下的灵敏度。也就是说，如图 3所示，正弦函数在[0° 45°]、[135° 225°]和[315°360°]处具有良好的线性度。




1.2.2 双轴倾斜检测
当使用双轴倾斜传感方法时，用户应了解在两种不同的情况下，这种方法可能会限制总体精度，甚至阻止倾斜计算。
• 图 4，例A：绕虚线箭头将加速度计逆时针旋转β角度。当β小于 45°时，X轴灵敏度较高，Y轴灵敏度较低。当β大于 45°时，X轴灵敏度较低，Y轴灵敏度较高。因此，如果使用两轴方法，通常建议根据正交轴±1 g条件计算角度。
• 图 4，例B：在此位置，X轴和Y轴的灵敏度都很高。但是，如果不借助第三个轴（例如Z轴），就不可能区分30°的倾斜角和150°的倾斜角，因为X轴在这两个倾斜角度具有相同的输出。




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2023-4-20 19:15 上传

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