ADIS16130 - FAQ

それ以上の分解能が必要な場合は、どうすればいいですか?

必ず低ノイズのセンサーを選択してください(アナログ・デバイセズには大部分のアプリケーションに対応できるように、さまざまなノイズ密度のモデルをいくつか用意しています)。それでも駄目な場合は、帯域幅とノイズ密度という2つの方法を試すことができます。前述したように、RMSノイズはノイズ密度と帯域幅によって決まります。ユーザはセンサーのノイズ密度を変更できないため、そのアプリケーションで使用する帯域幅を可能な限り小さくしてみてください。さらに調整が必要な場合は、複数のセンサーからの信号を平均化します。アナログ・デバイセズの慣性センサーのノイズはランダム(ガウス)ノイズです。したがって、各センサーのノイズに相関性がないため、N個のセンサーを平均すれば√nのノイズ改善が得られます。

What are the shock ratings or limits for the MEMS devices?

The MEMS elements are typically rated between 2000 g's to 3500 g's of shock. The specific device data sheet should be refered to for the actual absolute maximum limits.

Be aware of the device sensitivity to shock, as the limits can be exceeded during PCB separation, cleaning, dropping, or bumping and a variety of other board processing steps.

What are the moisture absorption specifications or considerations for the iSensor products?

Each of the iSensor LGA products has an MSL rating per JEDEC J-STD-033. Per J-STD-033, all iSensor LGAs are stored and shipped from ADI in trays, which are vacuum packed inside antistatic bags with desiccant bags and moisture indicator strips. The MSL rating is clearly labeled on the outside of the antistatic bag, normally with a white stick with blue text.

It's important to check with your manufacturing resources regarding their MSL handing procedures and verify that it gets appropriate consideration. Always inspect incoming materials to verify packaging per
J-STD-033, including the moisture indicator strip, which can alert inspectors to broken seals and potential exposure to moisture. If the integrity of the packaging is in doubt, use a bake-out per J-STD-033 and manage the devices exposure to moisture prior to solder reflow.

加速度センサーはどこで使用されていますか?

加速度センサーにはさまざまな用途があります。その例をいくつかご紹介しましょう。

加速度センサーは、振動の測定に使用できます。多くの機械は、故障する前に特徴的な振動パターンを示すようになります。例えばモーターベアリングなどです。良好な状態のときはスムーズで静かに動作していますが、摩耗が進むにつれて徐々に動きが荒くなり、騒音も生じるようになってきます。加速度センサーで機械の振動特性変化を測定することによって、故障の兆候を検出することができます。

衝撃は、非周期的な振動と考えることができます。したがって、加速度センサーは衝撃の測定にも使用できます。一例として、加速度センサーを利用して輸送用コンテナが乱暴に扱われたかどうかを知ることができます。一般に、輸送中の加速度センサーの測定値を記録し、納入後にそのデータをアップロードして分析することで確認します。

加速度センサーは速度の変化も測定できます。その一例が、自動車用エアバッグの衝突センサーです。衝突モジュールは、突然の大きな速度低下を監視します(突然の速度低下は衝突を確実に検出するための唯一の指標です。路面の穴も大きな衝撃を発生しますが、エアバッグは作動しません)。多くの加速度センサーは(アナログ・デバイセズが製造するすべてのセンサーも)、重力のような静的加速度を測定することができます。重力ベクトルは、つねに地球の中心に向かっているため、加速度センサーの各軸に対する重力の影響を測定することによって、加速度センサーの地表に対する傾きを知ることができます。

ジャイロスコープはどこで使用されていますか?

ジャイロスコープは、物体の回転速度や回転量を知りたいときに使用します。回転速度を求める方法は多数ありますが(光学的方法や磁気的方法など)、ジャイロスコープの特長は、外付け部品を使わずに測定できることです。以下はそのいくつかの例です。

What is the limit of resolution of an inertial sensor?

Noise usually sets the limit of resolution of an inertial sensor. Simply calculate the RMS noise as described above. It is generally impossible to resolve signals below the RMS noise.

What are the major error sources for inertial sensors?

Most inertial sensors have several error sources. Some are easy to deal with, others less so. Here are a few:

Null bias error (or zero g bias error in the case of accelerometers)
Null bias error is simply the deviation from zero when the inertial sensor is experiencing no stimulus - zero g for an accelerometer or no rotation for a gyro. In general, all sensors exhibit at least two forms of null bias error: initial null bias error and null bias error due to temperature. Initial bias error is very easy to correct for - simply measure the sensor's output with no stimulus present and subtract it from what it should be ideally. Store that value and add it to all subsequent measurements. Null bias error due to temperature is harder to deal with since the correction coefficient generally varies from sensor to sensor and each unit must be individually temperature compensated. Data sheets should provide specifications for both null bias errors.

Scale factor error
Scale factor error is the deviation from ideal of the sensor's sensitivity. There may be an initial as well as an over temperature component. Just as with null bias errors, both can be corrected by calibration. Scale factor calibration is more difficult as it requires the user to apply known stimulus to the sensor. Analog Devices inertial sensors generally have little initial scale factor error and even less scale factor error due to temperature.

Noise
All inertial sensors suffer from noise. In general, noise is proportional to bandwidth so the user must calculate the significance of noise based on the bandwidth they will be using. The noise of all Analog Devices inertial sensors is Gaussian in nature (the noise energy is the same at all frequencies),so it is rather simple. With a single pole output filter, the RMS noise of a sensor is: RMS NOISE = Noise Density * √(Bandwidth * π/2). Noise density should be specified in the sensor's data sheet. There are several other error sources that are much less significant such as nonlinearity, ratiometricity,etc. that are beyond the scope of this FAQ.

What is an accelerometer and a gyroscope, and how do they differ?

An accelerometer is a sensor that measures acceleration or translational motion. A gyroscope is an angular rate sensor - it measures the rate of angular rotation. While angular accelerometers (devices that measure the rate of change of angular rotation) do exist, they are rarely used. Generally, accelerometers are thought of as devices that measure linear acceleration.

What is an inertial sensor?

Strictly speaking, an inertial sensor is a device that uses inertia to perform a measurement. As a practical matter, when people say "inertial sensor" they are referring to an accelerometer or a gyroscope.

加速度センサーとジャイロスコープとは何ですか?これらの違いは何でしょうか?

加速度センサーとは、加速度または並進運動を測定するセンサーです。ジャイロスコープとは角速度センサーであり、回転角速度を計測します。角加速度センサー(角回転の変化速度を測定するデバイス)もありますが、めったに使用されません。一般に、加速度センサーは線形加速度を測定するデバイスと考えられています。

慣性センサーの分解能の限界は何ですか?

一般に、慣性センサーの分解能の限界となるのはノイズです。上述したように、RMSノイズを計算してみてください。通常、RMSノイズのレベルを下回る信号を分解することはできません。

慣性センサーとは何ですか?

厳密にいえば、慣性センサーとは慣性を利用して測定を行うデバイスのことです。しかし、一般的に「慣性センサー」というとき、加速度センサーかジャイロスコープのことを意味しています。

慣性センサーの主な誤差源は何ですか?

大部分の慣性センサーにはいくつかの誤差源があります。誤差源には簡単に処理できるものとそうでないものがあります。以下はそのいくつかの例です。