加速度计的量程

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加速度计的量程定义了传感器在不发生饱和的情况下能够精确捕获的最大可测加速度。制造商将该参数指定为对称的满量程值，例如 ±2 g、±8 g、±16 g、±50 g 或 ±100 g，其中 1 g = 9.80665 m/s²。所选量程决定了最大输入加速度，同时直接影响测量分辨率、量化和噪声性能。

加速度计使用模数转换器 (ADC) 将惯性质量位移转换为数字输出。对于 N 位 ADC，其理论量化步长为

$$\Delta a = \frac{2A_{FS}}{2^N},$$

其中 $A_{FS}$ 是正满量程范围。增大测量范围会放大最低有效位 (LSB)，从而降低传感器的理论分辨率。尽管现代 惯性传感器 通常通过调整内部增益来保持恒定的数字分辨率，有效噪声密度通常会随着测量范围的增大而增加。

选择不足的量程会在以下情况下导致输出饱和

$$|a| > A_{FS},$$

防止传感器反映真实的加速度。饱和会导致削波并破坏惯性积分。这会迅速降低 INS 中的速度和位置估计精度。相反，选择过大的量程会降低对低水平加速度的敏感度。这会降低信噪比 (SNR)，尤其是在准静态测量期间。

实际应用中的动态特性

最佳加速度计的选择取决于应用场景的预期动态特性。精密测绘、移动测绘和稳性海洋平台通常优先考虑低噪声。这些系统在适度的量程下运行，通常为 ±2 g 至 ±8 g。高动态平台则需要更宽的量程，以防止在剧烈机动期间发生饱和。例如导弹、巡飞弹、竞速无人机、运载火箭和冲击监测系统。

在惯性导航中，绝不能孤立地看待加速度计的量程。必须将其与零偏不稳定性、比例因子精度和带宽一起评估。其他关键参数包括振动整流误差 (VRE)、采样频率和噪声密度。合理选择量程可确保传感器保持在其线性工作区内。这不仅能最大程度地提高测量保真度，还能改善姿态估计。归根结底，它增强了在严苛运行环境下的推算定位精度和整体 INS 稳健性。