圖3.ADXL356頻率響應(yīng)

帶寬與平坦度的關(guān)系

在利用單極點(diǎn)低通濾波器（例如等式4所用）建立頻率響應(yīng)的信號(hào)鏈中，其帶寬規(guī)格常常說(shuō)明了其輸出信號(hào)提供輸入信號(hào)50%功率時(shí)的頻率。對(duì)于更復(fù)雜的響應(yīng)，例如等式5和等式3中的三階模型，帶寬規(guī)格常常帶有相應(yīng)的平坦度規(guī)格。平坦度特性描述比率因子在頻率范圍（帶寬）內(nèi)的變化。利用圖3和圖5中的ADXL356仿真，1000 Hz時(shí)的平坦度約為17%，2000 Hz時(shí)的平坦度約為40%。

雖然許多應(yīng)用由于平坦度（精度）要求而需要限制可以使用的帶寬，但對(duì)有些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這可能不是問(wèn)題。例如，某些應(yīng)用可能更注重跟蹤隨時(shí)間的相對(duì)變化，而不是絕對(duì)精度。另一個(gè)例子是利用數(shù)字后處理技術(shù)來(lái)消除用戶最關(guān)心的頻率范圍上的紋波。對(duì)于此類(lèi)情況，在給定頻率范圍時(shí)，響應(yīng)的可重復(fù)性和穩(wěn)定性常常比響應(yīng)的平坦度更重要。

測(cè)量范圍

MEMS加速度計(jì)的測(cè)量范圍指標(biāo)表示傳感器的輸出信號(hào)可以跟蹤的最大線性加速度。在超出額定測(cè)量范圍的線性加速度水平，傳感器的輸出信號(hào)會(huì)飽和。這種情況會(huì)引起嚴(yán)重失真，導(dǎo)致難以（甚至無(wú)法）從測(cè)量結(jié)果提取有用信息。因此，必須確保MEMS加速度計(jì)能夠支持峰值加速度水平（參見(jiàn)圖2中的AMAX）。

注意，測(cè)量范圍與頻率有一定的關(guān)系，因?yàn)閭鞲衅鞯臋C(jī)械響應(yīng)會(huì)引入某種響應(yīng)增益，增益響應(yīng)的峰值出現(xiàn)在諧振頻率時(shí)。對(duì)于ADXL356的仿真響應(yīng)（參見(jiàn)圖3），增益峰值約為4倍，故測(cè)量范圍從±40 g降至±10 g。等式6提供了一種分析方法來(lái)預(yù)測(cè)此值，它以等式5為出發(fā)點(diǎn)：

比例因子的大幅變化和測(cè)量范圍的降低，是大多數(shù)CBM系統(tǒng)希望將其遭受的最大振動(dòng)頻率限制在遠(yuǎn)低于傳感器諧振頻率水平的兩個(gè)原因。

分辨率

儀器分辨率可定義為環(huán)境中引起儀器示數(shù)發(fā)生可檢測(cè)變化的最小值?！?在振動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中，加速度測(cè)量的噪聲會(huì)直接影響其檢測(cè)振動(dòng)變化的能力（即”分辨率“）。因此，對(duì)于那些正在考慮利用MEMS加速度計(jì)檢測(cè)其機(jī)器平臺(tái)上微小振動(dòng)變化的人來(lái)說(shuō)，噪聲行為是一個(gè)重要考慮因素。等式7提供了一個(gè)用于量化MEMS加速度計(jì)噪聲對(duì)其分辨微小振動(dòng)變化能力的影響的簡(jiǎn)單關(guān)系式。在該模型中，傳感器的輸出信號(hào)（yM）等于其噪聲（aN）與其經(jīng)受的振動(dòng)（aV）之和。因?yàn)樵肼暎╝N）與振動(dòng)（aV）沒(méi)有相關(guān)性，所以傳感器輸出信號(hào)的幅度（|yM|）等于噪聲幅度（|aN|）與振動(dòng)幅度（|aV|）的和方根（RSS）。

那么，需要何種振動(dòng)水平才能克服測(cè)量中的噪聲負(fù)擔(dān)，在傳感器輸出信號(hào)中產(chǎn)生可觀測(cè)的響應(yīng)？根據(jù)噪聲水平量化振動(dòng)水平有助于以分析方式探究這個(gè)問(wèn)題。等式8通過(guò)比率（KVN）確定了這一關(guān)系，然后根據(jù)該比率導(dǎo)出了一個(gè)預(yù)測(cè)傳感器輸出變化水平的關(guān)系：

表1提供了此關(guān)系的一些數(shù)值例子，以幫助說(shuō)明傳感器輸出測(cè)量結(jié)果相對(duì)于振動(dòng)與噪聲幅度之比（KVN）的增加。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，本文剩余部分假設(shè)傳感器測(cè)量的總噪聲決定其分辨率。從表1可知，這對(duì)應(yīng)于KVN為1的情況，即振動(dòng)幅度等于噪聲幅度。在這種情況下，傳感器的輸出幅度相對(duì)于零振動(dòng)時(shí)的輸出幅度會(huì)增加42%。注意，為了確定該情況下分辨率的相關(guān)定義，每種應(yīng)用可能需要考慮系統(tǒng)中可觀測(cè)到何種水平的增加。

預(yù)測(cè)傳感器噪聲

圖4顯示了一個(gè)采用MEMS加速度計(jì)的振動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化信號(hào)鏈。大多數(shù)情況下，低通濾波器會(huì)提供某種抗混疊支持，而數(shù)字處理會(huì)提供更明確的頻率響應(yīng)邊界。一般而言，這些數(shù)字濾波器會(huì)努力保護(hù)代表實(shí)際振動(dòng)的信號(hào)內(nèi)容，同時(shí)將帶外噪聲的影響降至最低。因此，當(dāng)估計(jì)噪聲帶寬時(shí)，數(shù)字處理是系統(tǒng)中要考慮的影響最大的部分。此類(lèi)處理可采用時(shí)域技術(shù)，例如帶通濾波器，或采用頻譜技術(shù)，例如快速傅里葉變換（FFT）。