本文旨在探討如何用組合器件一類的加速度計提高傾角測量的精度。在乘用車上，電動駐車制動器(EPB)被用于使汽車在平坦的分級道路上保持靜止。這是通過用一個單軸或雙軸加速度計測量傾角來實現(xiàn)的。一般做法是將一個X軸/Y軸或Z軸低g加速度計裝在EPB控制單元中一個專門的模塊中。

現(xiàn)在，越來越多的汽車配有ESC（電子穩(wěn)定控制）功能，在單個芯片中集成了組合式低g加速度計和陀螺儀。這樣做是為了防止汽車側(cè)滑和翻車；如今，ESC功能已經(jīng)成為世界各國或地區(qū)法律的強制要求。如果通過組合器件（單芯片、組合式加速度計和陀螺儀）實現(xiàn)傾角測量，則不必在車上安裝一個獨立的EPB模塊，結(jié)果可以大幅降低汽車的成本。由于組合器件通常用于ESC，所以并未針對傾角檢測優(yōu)化，并且通過組合器件測量傾角時，測量精度有時無法達到要求。由于組合器件是XY軸或XYZ軸，所以通常用X軸進行傾角測量，EPB模塊中的部分傳統(tǒng)型低-g加速度計使用的是Z軸，因為它是垂直安裝在發(fā)動機艙里的。檢測軸應(yīng)該與重力垂直，才能取得更高的精度——我們稍后會討論這一點。

圖1. X軸和Z軸加速度計的安裝示意圖。

對于汽車中的傾角測量，評估精度是非常重要的。不妨想像，您的車停在絕對平坦的地面，因此，加速度計計算的傾角應(yīng)該是0°。如果您的車停在斜坡上，就應(yīng)該精確地檢測出傾角，以便正確地激活剎車系統(tǒng)。

因此

其中：

AOUT 為加速度計的輸出，單位為g。

θ 為斜坡的傾角，單位為度。

圖3. sin θ對θ隨θ增大而下降的靈敏度。

由于sin θ是一個非線性函數(shù)，所以，AOUT與θ之間的關(guān)系是非線性 的，在接近零時其線性度處于最佳狀態(tài)，即其此時具有最佳的測量精度。隨著θ的增大，測量精度下降。這正是檢測軸應(yīng)與重力垂直的原因，因為道路坡度將接近零

對于汽車傾角測量，不必在全斜坡坡度的條件下考慮系統(tǒng)?，F(xiàn)實世界中，道路上的絕大多數(shù)斜坡坡度不會超過30°。我們只需要分析在±30°的范圍內(nèi)分析貢獻因素的精度即可。

影響系統(tǒng)級測量精度的貢獻因素有多個：

靈敏度誤差和初始絕對失調(diào)

非線性度

與初始絕對失調(diào)的總失調(diào)變化

噪聲

靈敏度誤差和初始絕對失調(diào)

靈敏度誤差

靈敏度是對輸入-輸出測得的傳遞函數(shù)的斜率，通常為+1g和–1g。靈敏度誤差為器件間的靈敏度偏差。例如，有些加速度計的最大靈敏度為3%。