加速度计的量程

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加速度计量程定义了传感器在不发生饱和的情况下能够准确捕获的最大可测加速度。制造商通常将该参数指定为对称满量程值，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、量化精度和噪声性能。

加速度计通过模数转换器（ADC）将质块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 $A_{FS}$ 是正向满量程范围。增大测量范围会扩大最低有效位（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，但随着测量范围的增大，有效噪声密度一般也会随之增加。

如果选择的范围不足，则每次都会导致输出饱和

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

导致传感器无法准确反映真实加速度。饱和会引起信号剪切，并破坏惯性积分。这会迅速降低INS中速度和位置的估计精度。相反，如果选择过大的量程，则会降低对微小加速度的灵敏度。这会降低信噪比（SNR），特别是在准静态测量期间。

实际应用中的动力学

加速度计的最佳量程取决于应用场景的预期动态特性。高精度测绘、移动测绘以及稳定化的海上平台通常优先考虑低噪声。这些系统的工作量程适中，通常为±2 g至±8 g。高动态平台则需要更宽的量程，以防止在剧烈机动时发生饱和。此类平台包括导弹、巡飞弹药、竞速无人机、运载火箭以及冲击监测系统。

在惯性导航中，加速度计量程绝不能孤立考虑。必须结合偏移不稳定性、标度因子精度和带宽进行综合评估。其他关键参数包括振动整流误差（VRE）、采样频率和噪声密度。正确选择量程可确保传感器始终处于线性工作区域内。这能最大限度地提高测量保真度，并改善姿态估计精度。最终，在严苛的运行环境中，这将提高推算导航精度并INS 整体INS 。