¿Cómo se calibra inicialmente un acelerómetro?

Es posible usar la gravedad para calibrar un acelerómetro pero tiene inconvenientes.

Por lo general, para cualquier acelerómetro, se calibran el factor de polarización y de escala. En este caso la salida del acelerómetro se mide en las posiciones +1 y -1 g, es decir, midiendo hacia arriba y hacia abajo. El promedio de esas mediciones es el sesgo y el factor de escala (en unidades de salida por g, o típicamente mV/go mA/g) es el promedio del valor absoluto de esos resultados.

Este método tiene algunos inconvenientes. Primero, si el factor de escala es grande, digamos 1000 g de escala completa, entonces solo está excitando el 0,1% de la escala completa. Puede imaginar que esta puede no ser la forma más precisa de hacer las cosas. Si no hay linealidad en la salida, este método no la medirá bien.

Por ejemplo, si hay un 1 % de no linealidad, lo que significa que la desviación máxima de un mejor ajuste de línea es del 1 %, lo que suele ocurrir a escala completa, con una excitación de 1 g, solo se mide el 1 % de una desviación del 0,1 % o del 0,001 %. y esto podría perderse en el ruido.

La gravedad de la Tierra no es constante en todo el planeta, y para acelerómetros muy sensibles, se debe tener en cuenta esto. De hecho, existen acelerómetros que son tan sensibles que medirán el paso de la luna alrededor de la tierra.

También sería fundamental que el "giro de 1 g", como se le llama, realmente se tome en 180 grados. Cualquier error de eso provocará un error en la calibración.

Finalmente, mientras que algunos acelerómetros responden a una entrada de CC, por ejemplo, acelerómetros MEMS capacitivos de bucle abierto, no todos los acelerómetros lo hacen. Ejemplos típicos de estos son los acelerómetros piezoeléctricos, que solo responden a entradas de mayor frecuencia. Por lo tanto, la calibración de giro de 1 g no se puede usar para estos.

Habiendo dicho eso, en el campo, un simple giro de 1 g es una herramienta muy útil para determinar si la aceleración está funcionando correctamente. Básicamente tienes un estándar de calibración universal.

El otro método que normalmente se usa para calibrar acelerómetros en la fábrica es un "agitador". En este método, el acelerómetro se monta en un accesorio que puede aplicar un movimiento sinusoidal. Luego, el acelerador se sacude a varias frecuencias y amplitudes. A partir de los datos de salida, se pueden medir el factor de escala, el sesgo, la no linealidad y otros parámetros. A continuación, se puede calibrar el acelerómetro. Por lo general, el acelerómetro tendrá una memoria no volátil en el chip que aceptará valores de calibración. El ASIC que lee la señal física y la convierte en una salida útil a menudo tendrá la capacidad de modificar la salida por los valores de calibración, ajustando el sesgo y SF y, a veces, la linealidad e incluso términos de orden superior. El objetivo es producir una salida proporcional a la aceleración de entrada solo sin sesgo, etc.

El agitador en sí contiene un acelerómetro de referencia "calibrado" que, a su vez, se usa para determinar cuál es la aceleración de entrada "verdadera". Esos acelerómetros son rastreables por NIST o calibrados por NIST o un laboratorio de pruebas de estándares.

Estas son las dos formas que conozco. Debe haber otros.

Para una referencia estándar, pruebe IEEE 1293-1998.