最新MEMS傳感器的新特性：不動(dòng)帶寬測(cè)試

對(duì)于使用MEMS加速度計(jì)和陀螺儀的工業(yè)系統(tǒng)，優(yōu)化帶寬可能是一個(gè)重要的考慮因素。這在精度（噪聲）和響應(yīng)時(shí)間之間進(jìn)行了經(jīng)典的權(quán)衡。雖然大多數(shù)MEMS傳感器制造商都指定了典型帶寬，但通常需要驗(yàn)證傳感器或整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際帶寬。表征加速度計(jì)和陀螺儀的帶寬通常采用振動(dòng)臺(tái)或其他機(jī)械激勵(lì)源。準(zhǔn)確的表征需要徹底了解應(yīng)用于被測(cè)器件（DUT）的運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程中必須管理幾個(gè)潛在的錯(cuò)誤源。機(jī)械帶寬表征中的一個(gè)常見誤差源是共振。機(jī)械共振可能源于維護(hù)源維護(hù)不良，DUT耦合到激發(fā)源，參考傳感器放置和其他來(lái)源不良。隔離這些類型的錯(cuò)誤可能非常耗時(shí)，并且會(huì)給關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)度表帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

大多數(shù)MEMS傳感器都具有自檢功能，可以在部署任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序之前測(cè)試傳感器。該功能可以鍛煉傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以模擬其設(shè)計(jì)用于測(cè)量的外力。此診斷也可用于模擬步進(jìn)輸入功能。對(duì)此步驟輸入的響應(yīng)可提供有關(guān)傳感器帶寬的有用見解。例如，ADIS16080偏航率陀螺儀的頻率響應(yīng)主要由其初級(jí)低通濾波器控制，該濾波器設(shè)置為40 Hz。對(duì)于在自測(cè)引腳上應(yīng)用的步進(jìn)輸入，需要以下響應(yīng)：

r （ t ）= 1 - e - t2pf

傳感器的階躍響應(yīng)和帶寬之間的這種簡(jiǎn)單關(guān)系可以提供有助于驗(yàn)證過(guò)程的線索。指數(shù)響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)是當(dāng)輸出達(dá)到其最終值變化的63.2％時(shí)。對(duì)于40 Hz單極系統(tǒng)，這將在施加階躍響應(yīng)后大約4 ms發(fā)生。

確定傳感器的階躍響應(yīng)可用于隔離在帶寬表征期間觀察到的諧振條件。圖1顯示了使用ADIS16080的系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。該圖顯示了100Hz的共振。乍一看，我們不知道這種共振是由于傳感器的行為，還是由于系統(tǒng)中的機(jī)械共振引起的。幸運(yùn)的是，由自測(cè)功能確定的階躍響應(yīng)可以區(qū)分這兩種效應(yīng)。圖2提供了兩種情況的圖表：由測(cè)試設(shè)置或傳感器本身產(chǎn)生的共振。

使用此技術(shù)時(shí)，請(qǐng)記住它依賴于建立之間的關(guān)系階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)。隨著過(guò)濾器結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，建立此鏈接變得更加困難。例如，2極56 Hz系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)與單極40 Hz系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)相同。此外，步進(jìn)輸入信號(hào)的上升時(shí)間必須超出DUT的響應(yīng)時(shí)間。自測(cè)功能本身內(nèi)的慢響應(yīng)將影響整體響應(yīng)，并在傳感器中出現(xiàn)較低帶寬。

該技術(shù)提供了一種獨(dú)立的方法，用于隔離MEMS傳感器頻率響應(yīng)中的意外行為。它還能夠快速檢查制造商的帶寬聲明，而無(wú)需任何機(jī)械激勵(lì)。