支持结构健康监测的高级特性
支持结构健康监测的高级特性对于状态监控和结构健康监测，测量范围是一个重要参数。例如，在加速度峰值为几个g的应用中，2 g范围的传感器就足够了。但是，这些器件常常工作在受到强烈振动和冲击的环境中，这会导致传感器饱和。一旦饱和，就不可能测量出正确的加速度。结果是数据丢失，直到器件恢复正常工作为止。这种情况下，可以使用40 g传感器。达到饱和的可能性较小，即使存在很高的机械噪声，也可以通过适当的信号处理提取所需的信息。
许多基础设施应用中的传感器可能在远程或很难接近，因此无线传感器网络是最佳解决方案。这使得低功耗成为另一个关键考虑因素。ADXL35x器件在待机模式下的功耗仅为21μA；在测量模式下，模拟输出器件的功耗为150μA，数字输出器件的功耗为200μA。当主机微控制器处于休眠模式时，ADXL355/ ADXL357中的FIFO存储器存储数据。当存储器满时，中断将唤醒微控制器传输数据并执行要求的操作。微控制器一旦完成传输，便返回低功耗休眠模式，确保系统功耗非常低。
通常，低功耗是以牺牲其他性能为代价的，例如速度和噪声。在ADXL35x加速度计中，低g器件的噪声谱密度为20μg/√Hz，高g器件的噪声谱密度为80μg/√Hz。另外，内部架构有助于优化加速度计的灵敏度。图2显示了这些模拟和数字器件的框图。
图2. ADXL356和ADXL357功能框图
来自传感器的信号进入滤波模块，然后由后续电路予以处理。滤波之后输出之前，还有一个缓冲器和一个32 kΩ电阻，在此可进行进一步的模拟滤波。数字器件有一个额外的可编程数字滤波器。低通滤波器的截止频率根据输出数据速率进行调整，还可以插入高通滤波器以实现带通功能。对于状态监控，振动频谱分析是主要工具，因此高带宽对捕获更多数量的谐波非常重要。传感器的机械谐振频率约为5.5 kHz，但频率响应主要由截止频率为1.5 kHz的抗混叠滤波器决定。最后，为了提供所需的分辨率，使用20位∑-∆转换器来执行模数转换。由于有这些特性，这些加速度计也可以用于记录地震事件。
如果要监测建筑物、桥梁、轨道、高压塔或基础设施的任何其他元件的结构健康状况，稳定性非常重要。这里要测量的是结构的漂移，不应将其与测量器件的漂移混淆。
传感器的长期稳定性与机械应力有关。在焊接阶段遭受的任何机械应力都可能导致电气失调。应力可能会随时间而变化，造成失调漂移。这可能被误解为倾斜度或其他结构参数的变化。为了避免这个问题，需要特别注意芯片贴装操作。
封装选择也很重要。这些加速度计采用鲁棒的14引脚LCC陶瓷封装，对机械应力的防护能力远远优于消费电子应用广泛使用的塑料封装。陶瓷封装还能保证高度密封性，防止水分和颗粒进入，从而有助于提高长期稳定性。
在正常工作期间，器件可能会受到各种环境条件的影响，特别是温度和湿度可能影响其性能。对于湿度，传感器的密封封装（14引脚LCC就是如此）可确保器件即使在最恶劣的条件下也能稳定运行。工作温度范围为–40°C至+125°C，这意味着哪怕在极端温度下，器件也能很好地工作。此外应特别注意使失调漂移最小化，这是最关键的参数。在所有三个轴上，低g加速度计ADXL354/ADXL355的最大漂移为±0.15 mg/°C，高g加速度计 ADXL356/ADXL357的最大漂移为±0.75 mg/°C。另外，这些加速度计配备有集成温度传感器，可用于漂移的热补偿。
支持结构健康监测的高级特性
支持结构健康监测的高级特性对于状态监控和结构健康监测，测量范围是一个重要参数。例如，在加速度峰值为几个g的应用中，2 g范围的传感器就足够了。但是，这些器件常常工作在受到强烈振动和冲击的环境中，这会导致传感器饱和。一旦饱和，就不可能测量出正确的加速度。结果是数据丢失，直到器件恢复正常工作为止。这种情况下，可以使用40 g传感器。达到饱和的可能性较小，即使存在很高的机械噪声，也可以通过适当的信号处理提取所需的信息。
许多基础设施应用中的传感器可能在远程或很难接近，因此无线传感器网络是最佳解决方案。这使得低功耗成为另一个关键考虑因素。ADXL35x器件在待机模式下的功耗仅为21μA；在测量模式下，模拟输出器件的功耗为150μA，数字输出器件的功耗为200μA。当主机微控制器处于休眠模式时，ADXL355/ ADXL357中的FIFO存储器存储数据。当存储器满时，中断将唤醒微控制器传输数据并执行要求的操作。微控制器一旦完成传输，便返回低功耗休眠模式，确保系统功耗非常低。
通常，低功耗是以牺牲其他性能为代价的，例如速度和噪声。在ADXL35x加速度计中，低g器件的噪声谱密度为20μg/√Hz，高g器件的噪声谱密度为80μg/√Hz。另外，内部架构有助于优化加速度计的灵敏度。图2显示了这些模拟和数字器件的框图。
图2. ADXL356和ADXL357功能框图
来自传感器的信号进入滤波模块，然后由后续电路予以处理。滤波之后输出之前，还有一个缓冲器和一个32 kΩ电阻，在此可进行进一步的模拟滤波。数字器件有一个额外的可编程数字滤波器。低通滤波器的截止频率根据输出数据速率进行调整，还可以插入高通滤波器以实现带通功能。对于状态监控，振动频谱分析是主要工具，因此高带宽对捕获更多数量的谐波非常重要。传感器的机械谐振频率约为5.5 kHz，但频率响应主要由截止频率为1.5 kHz的抗混叠滤波器决定。最后，为了提供所需的分辨率，使用20位∑-∆转换器来执行模数转换。由于有这些特性，这些加速度计也可以用于记录地震事件。
如果要监测建筑物、桥梁、轨道、高压塔或基础设施的任何其他元件的结构健康状况，稳定性非常重要。这里要测量的是结构的漂移，不应将其与测量器件的漂移混淆。
传感器的长期稳定性与机械应力有关。在焊接阶段遭受的任何机械应力都可能导致电气失调。应力可能会随时间而变化，造成失调漂移。这可能被误解为倾斜度或其他结构参数的变化。为了避免这个问题，需要特别注意芯片贴装操作。
封装选择也很重要。这些加速度计采用鲁棒的14引脚LCC陶瓷封装，对机械应力的防护能力远远优于消费电子应用广泛使用的塑料封装。陶瓷封装还能保证高度密封性，防止水分和颗粒进入，从而有助于提高长期稳定性。
在正常工作期间，器件可能会受到各种环境条件的影响，特别是温度和湿度可能影响其性能。对于湿度，传感器的密封封装（14引脚LCC就是如此）可确保器件即使在最恶劣的条件下也能稳定运行。工作温度范围为–40°C至+125°C，这意味着哪怕在极端温度下，器件也能很好地工作。此外应特别注意使失调漂移最小化，这是最关键的参数。在所有三个轴上，低g加速度计ADXL354/ADXL355的最大漂移为±0.15 mg/°C，高g加速度计 ADXL356/ADXL357的最大漂移为±0.75 mg/°C。另外，这些加速度计配备有集成温度传感器，可用于漂移的热补偿。
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