determinación de precisión del acelerómetro

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Estaba mirando a un acelerómetro y preguntándome cómo podría determinar el cambio de aceleración más pequeño, ciertos sensores son capaces de detectar. Si quisiera calcular esto, por ejemplo, para este acelerómetro, puedo hacerlo así: Sensibilidad: 5 mV / g ruido de fondo: 35 µV típico (12 mA)
35 * 10 ^ -3 /(5/9.81)=> 0.0392 m / s2 Suponiendo que estamos en el rango de medición dinámico o estoy simplificando esto Esta no es realmente mi área de experiencia, por lo que aprecio su ayuda

edit1: información de fondo

Soy un estudiante aeroespacial que intenta realizar una primera estimación aproximada si tendría sentido instalar una base del acelerómetro de shell (bajo costo) para realizar una estimación aproximada del arrastre que actúa sobre un satélite en LEO Órbita (+ - 600 km) para hacer esto, me interesa el nivel de medición en m / s2, preferiblemente. (El objetivo final de la misión es medir los cambios de gravedad temporales con un receptor COST GNSS montado en el estado del cubo que se utilizará el acelerómetro para corregir el arrastre) el acelerómetro que he usado en mi pregunta es solo un ejemplo (el rango de frecuencia es demasiado alto). Estoy tratando de ver cómo obtendría una idea de la aceleración que podría medir

    
pregunta sander

2 respuestas

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En primer lugar, a pesar del párrafo original en la respuesta de Andy aka, su uso de 9.81 m / s ^ 2 es correcto (si no está bien explicado): convirtió correctamente la amplitud de ruido de salida de su sensor de unidades de voltaje a la amplitud de ruido correspondiente en unidades de aceleración. Donde pareces estar atascado es cómo darle sentido.

Para usar la salida de su acelerómetro, lo pasará a través de algún tipo de filtro (probablemente digital) u otro algoritmo. Después de todo, la salida directa es una aceleración instantánea en la que, como calculó, el ruido solo significa que cualquier valor individual por sí solo estará desactivado en 4 mm / s ^ 2 y, por lo tanto, mayor que la desaceleración debida al arrastre que le interesa pulg. Entonces, ¿cuánto puede reducir este ruido haciendo más de una medición?

Lo más obvio sería promediar las mediciones, pero eso puede ser más difícil de lo que parece, a menos que pueda garantizar que su sensor esté siempre perfectamente alineado con el movimiento de su satélite. Sin embargo, es algo que puede calcularse con relativa facilidad, sin referirse a cosas que aprenderá más adelante en ingeniería aeroespacial. Pero como debería interesarle, permítame al menos eliminar las palabras clave: estoy pensando en la fusión de sensores y el filtrado de Kalman.

Supongamos, hipotéticamente, que tiene una órbita completa para determinar su valor de aceleración (esto no funcionará en la práctica debido a la desviación del sensor, consulte el siguiente párrafo). Esencialmente, estará integrando (o promediando) la salida de su sensor. El nivel de ruido que verá dependerá de cuál sea el ruido real, dependiente de la frecuencia, después de tener en cuenta solo las frecuencias que pasan a través de su filtro (integrador o promedio). La respuesta de Andy aka le dice la respuesta para un caso específico, asumiendo que tiene ruido blanco (independiente de la frecuencia) y un valor de corte de frecuencia específico. Una mejor predicción tendrá en cuenta la dependencia de la frecuencia del ruido. Solo recuerde calcular lo que tiene sentido físico, la potencia de ruido (los cuadrados de la amplitud de ruido), y solo convierta a lo que tiene sentido para nosotros los ingenieros eléctricos después de que haya terminado de calcular / filtrar / integrar. De esa manera, es probable que obtenga el resultado correcto de manera inmediata y convenientemente evite tener que preguntar "qué es root-Hz y cómo se calcula con eso". En las frecuencias por debajo de Hz, la dependencia de la frecuencia de su ruido será casi seguramente 1 / f de ruido, y la hoja de datos de su acelerómetro puede en realidad incluir un valor para él.

Ahora para la advertencia: su rango de frecuencia para usar una órbita completa para promediar, sub-mHz, es tan bajo que el ruido probablemente tendrá una dependencia de la frecuencia aún peor que 1 / f. Debido a que es demasiado lento para medirlo convenientemente, los ingenieros a menudo inventan otros nombres para él, hablando de deriva. Preocupa tanto el tipo de desviación que un científico teórico podría preferir llamar un ruido peor que 1 / f como el inducido por factores ambientales como los cambios de temperatura. Observe qué hace todo esto en su aplicación (es probable que las cifras relevantes se especifiquen en la hoja de datos de su acelerómetro como límites del caso más desfavorable para el acoplamiento temperatura-salida y la deriva a largo plazo). Si es listo, puede encontrar formas de diseñar un algoritmo a la medida (o un filtro no lineal complicado) que elimine parte de la deriva comparando partes de la órbita que "vienen" y "van", o girando el sensor para que esté dentro y luego A diferencia de la dirección del movimiento. En algún momento, saber algo sobre los filtros de Kalman puede ayudar ...

    
respondido por el pyramids
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No, no funciona así. Primero, estás usando 9.81 en tu ecuación y esta es la fuerza gravitatoria ejercida por la tierra en masa. Esto no tiene nada que ver con la medición de fuerzas g cuando un cuerpo está acelerando debido a su giro (por ejemplo).

En segundo lugar, el ruido de fondo, creo que es el ruido total producido en todo el rango de frecuencias (1 Hz a 20 kHz) con el que el acelerómetro puede funcionar y no puede usarse simplemente para comparar la señal que puede obtener de por ejemplo, acelerando a una constante g en una u otra dirección.

En tercer lugar, su pregunta tiene la palabra "precisión" y creo que sus cálculos se dirigieron a la medición de la resolución; estas son cosas diferentes. Por ejemplo, un DAC de 12 bits tiene una resolución de 4096, pero su precisión puede ser solo del 1%; la precisión y la resolución no suelen ser intercambiables.

Si realizó un experimento para determinar la fuerza g en un objeto que gira a aproximadamente 100 revoluciones por segundo, sabe que la frecuencia de la señal será de 100 Hz y puede aplicar filtros para extraer esta señal y contrarrestar la frecuencia. El ruido de banda ancha uV.

35 uV con un ancho de banda de 20 kHz es aproximadamente 247 nV por \ $ \ sqrt {Hz} \ $ y, por lo tanto, si su filtro tiene un ancho de banda de dc a 200Hz, el ruido será de 3.5 uV. Esto es muy diferente a compararlo con 35 uV.

    
respondido por el Andy aka

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