圖2.CM振動模式示例

系統(tǒng)要求

測量范圍、頻率范圍（帶寬）和分辨率是用來量化振動檢測節(jié)點能力的三個常見特性。圖2通過虛線矩形框顯示了這些特性，其邊界分別對應(yīng)最低頻率（fMIN）、最高頻率（fMAX）、最小幅度（AMIN）和最大幅度（AMAX）。當(dāng)考慮將MEMS加速度計用作振動檢測節(jié)點中的核心傳感器時，系統(tǒng)架構(gòu)師很可能想在設(shè)計早期分析其頻率響應(yīng)、測量范圍和噪聲行為。有一些簡單的技術(shù)可用來評估加速度計的各種特性，進而預(yù)判其是否滿足指定的一組要求。很顯然，系統(tǒng)架構(gòu)師最終必須通過實際驗證和鑒定來核驗上述估計，但由對加速度計能力的早期分析和預(yù)測所得來的期望對這些工作是有價值的。

頻率響應(yīng)

圖2提供了一個簡單的一階模型，其描述了時域中MEMS加速度計對線性加速度（a）的響應(yīng)（y）。在該關(guān)系中，偏置（b）表示傳感器無振動時的輸出值。比例因子（KA）表示MEMS加速度計響應(yīng)（y）相對于線性加速度（a）變化的改變量。

傳感器的頻率響應(yīng)描述比例因子（KA）相對于頻率的值。在MEMS加速度計中，頻率響應(yīng)主要有兩個貢獻因素：（1） 其機械結(jié)構(gòu)的響應(yīng)；（2） 其信號鏈中的濾波響應(yīng)。等式3提供了一個通用二階模型，其近似描述了MEMS加速度計機械部分對頻率的響應(yīng)。在該模型中，fO表示諧振頻率，Q表示品質(zhì)因數(shù)。

信號鏈的貢獻常常取決于應(yīng)用所需的濾波。某些MEMS加速度計使用單極點低通濾波器來幫助降低諧振頻率時的響應(yīng)增益。等式4為此類濾波器相關(guān)的頻率響應(yīng)（HSC）提供了一個通用模型。在該類濾波器模型中，截止頻率（fC）表示輸出信號幅度比輸入信號低√2倍時的頻率。

等式5將機械結(jié)構(gòu)（HM）和信號鏈（HSC）的貢獻進行了合并。

圖3直接應(yīng)用此模型來預(yù)測ADXL356（x軸）的頻率響應(yīng)。此模型假設(shè)標稱諧振頻率為5500 Hz，Q為17，使用截止頻為1500 Hz的單極點低通濾波器。注意，等式5和等式4僅描述了傳感器的響應(yīng)。此模型未考慮加速度計與其監(jiān)控的平臺的耦合方式。