精度、噪声与动态
角度噪声 / Angle noise
静止时角度读数的随机起伏,通常以 1σ(均方根)表示
是什么
磁铁静止不动时,角度读数仍会在一个小范围内随机跳动,这就是角度噪声。规格里一般给 1σ(均方根)值;按正态分布,读数的峰峰跳动约为 6σ 量级。
噪声来自传感元件热噪声与 1/f 噪声、放大器与 ADC、参考电压与供电,也与芯片处的磁场强度有关:信号幅值越低,折算到角度上的噪声越大。
为什么重要
噪声决定读数能「站稳」的最细刻度:低于噪声水平的位数没有意义。
速度通常由相邻两次角度相减再除以时间间隔得到,时间间隔越短,角度噪声被放大得越多。速度环抖动、低速不平稳、电机啸叫,经常能追溯到角度噪声与采样间隔的组合。
怎么比较、怎么压
白噪声的均方根与带宽的平方根成正比,所以噪声数字必须连同带宽或滤波设置一起给,还要在相同磁场强度下比较。
对独立的随机噪声,N 次平均可把标准差降到 1/√N,但平均窗口越长,数据越旧,延时越大。滤波深度要在噪声与延时之间取舍,高速场合不能一味加深滤波。
要点提示
验收时把静态噪声、系统误差(INL)与动态延时分开测、分开签字:静止时看噪声,低速整圈看 INL,目标转速下看延时。
常见误区
每条标题是常听到的说法,下方是工程上的实际情况。
01
静止时末位不跳,说明器件更安静
截位、死区、深度滤波都能让读数看起来不跳。验收时要问清有没有软件后处理,并在相同带宽下比较。
02
平均能消除一切误差
平均只对独立随机噪声有效,偏心、谐波、温漂这类系统误差不会因为平均而变小。
03
噪声小就是精度高
噪声管的是读数稳不稳,INL 管的是读数准不准,两者独立。一颗噪声极小的器件,整圈误差照样可能很大。
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正文涉及的原理与指标,在这些产品系列上用得到。
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