ADIS16228加速度傳感器手冊

#/20亞德諾半導(dǎo)體——數(shù)字三軸振動傳感器ADIS16228產(chǎn)品特性頻域三軸振動傳感器高達(dá)5kHz的平坦頻率響應(yīng)數(shù)字加速度數(shù)據(jù)，±18g測量范圍數(shù)字測量范圍設(shè)置：0至1g/10g/10g/20g實時采樣模式：20.48kSPS采樣率，單軸采集樣本模式：20.48kSPS采樣率，三個軸觸發(fā)模式：SPI，定時器，外部中斷可編程抽取濾波器，11種速率設(shè)置對于選定的過濾器可設(shè)置多記錄捕獲手動捕獲模式時域數(shù)據(jù)采集FFT,512點，實值，所有三個軸（X,Y,Z）3個窗函數(shù)選項：矩形，漢寧，平頂可編程FFT平均：高達(dá)255的平均次數(shù)貯存：可存儲所有三個軸14個FFT記錄（X,Y，Z）可編程報警，6個譜帶可定義2級的警告和故障設(shè)置可調(diào)節(jié)的響應(yīng)延遲，以減少誤報內(nèi)部自檢與狀態(tài)標(biāo)志數(shù)字式溫度和電源電壓測量2個輔助數(shù)字I/OSPI兼容串行接口識別寄存器：序列號，設(shè)備ID,用戶ID單電源供電：3.0V至3.6V工作溫度范圍：-40°C至+125°C15毫米X24毫米X15mm鋁封裝，柔性接頭應(yīng)用振動分析狀態(tài)監(jiān)測機器運行狀況儀器儀表，診斷安全切斷傳感概述ADIS16228是一個完整的振動監(jiān)測測系統(tǒng)，集三軸加速度傳感器和先進(jìn)的時域、頻域信號處理算法于一體。時域的信號處理包括可編程抽取濾波器和可選的窗函數(shù)。頻域處理包括每個軸512點，實值的FFT變化，采用FFT平均，降低噪聲本底變化，從而提高分辨率。根據(jù)存儲系統(tǒng)中的14個FFT記錄，用戶可以追蹤隨時間發(fā)生的變化，并利用多個抽取濾波器設(shè)置捕獲FFT。20.48kSPS的采樣速率和5kHz的平坦頻段提供的頻率響應(yīng)適合許多機械設(shè)備的健康應(yīng)用。鋁芯提供優(yōu)異的機械耦合到MEMS加速度傳感器。一個內(nèi)部時鐘驅(qū)動系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)采樣和信號處理操作，消除了對外部時鐘源的依賴。數(shù)據(jù)捕獲功能具有三種模式，提供多種選擇，以滿足不同應(yīng)用的需要。此外，實時模式下提供了直接訪問的一軸流數(shù)據(jù)。利用SPI和數(shù)據(jù)緩沖結(jié)構(gòu)可以方便地訪問數(shù)據(jù)輸出。ADIS16228還提供數(shù)字溫度傳感器和數(shù)字電源測量。ADIS16228上有凸緣，螺絲孔（M2或2-56），和一個柔性連接器。簡單的用戶安裝界面和15毫米的X24毫米X15毫米模塊。它具有-40°C至+125°C擴展級工作溫度范圍。圖1參數(shù)測試條件/注釋最小值典型值最大值單位技術(shù)規(guī)格表1。除非另有說明，Ta=40°C至+85°C,VDD=3.3V。加速度計測量范圍靈敏度，F(xiàn)FT靈敏度，時域Ta=25°CTa=25°C,0g至20g范圍設(shè)置±180.3052gmg/LSB靈敏度誤差非線性度Ta=25CTa=25C相對于滿量程0.6104±6±m(xù)g/LSB%%跨軸靈敏度±0.2%對齊誤差相對于封裝安裝孔1.25Degrees失調(diào)誤差T=25C2.6g失調(diào)溫度系數(shù)A1.5mg/C輸出噪聲Ta=25°C,20.48kHz采樣速率，時域±1mg/ms輸出噪聲密度ATa=25°C,10Hz至1kHz1mg/HzHz帶寬±5%平坦度，CAL_ENABLE[4]=0,見圖17120.248Hz±5%平坦度，CAL_ENABLE[4]=1,見圖18840kHz傳感器諧振頻率50005.5邏輯輸入輸入高電壓V[Nh輸入低電壓V[nl邏輯1輸入電流，IINH邏輯0輸入電流，IINL除過RSTRSTVih=3.3VIHVIL=0V2.0±0.2-40-1100.8±1-60VuAuAmApF輸入電容CIN數(shù)字輸出輸出高電壓vOHIsource=1.6mA2.4VOH輸出低電壓vOTIsink=.61mA0.4V閃存耐久性10,000Cycles數(shù)據(jù)保持期限T.=85°C,見圖2520Years啟動時間初始啟動時間202ms復(fù)位啟動時間RST低電平或者GLOB_CMD⑺=154ms休眠模式恢復(fù)時間2.3ms米樣速率REC_CTRL1[11:8]=0x1(SR0samplerateselection)20.48kSPS時鐘精度3%供電工作電壓范圍，VDD3.03.33.6V電壓記錄模式，Ta=25C4048mA睡眠模式，Ta=25C230uA時序規(guī)格表2。除非另有說明，Ta=25°C,VDD=3.3V。參見圖3和圖4。:數(shù)說明最小值典型值最大值單位2LKSCLK頻率0.0125MHz『ALL數(shù)據(jù)加載時間，在第16和第17個SCLK之間16.5usSAVCS至SCLK邊沿48.8100nsnsSCLK邊沿之后數(shù)據(jù)輸出有效時間24.4SUnsSCLK邊沿之前數(shù)據(jù)輸入建立時間48.8nsHDSCLK邊沿之后數(shù)據(jù)輸入保持時間12.5nsSCLK上升時間12.5nsF,tDRSCLK下降時間512.5ns二s數(shù)據(jù)輸出下降時間，圖中未顯示CSSCLK邊沿之后CS高電平時間5ns圖2.SPI時序圖圖3.DIN位序絕對最大額定值表3參數(shù)額定值加速度任意軸，無電2000g任意軸，有電2000gVDD至GND-0.3V至+6.0V數(shù)字輸入電壓至GND-0.3V至+5.3V數(shù)字輸出電壓至GND-0.3V至+3.6V模擬輸入電壓至GND溫度工作溫度范圍存儲溫度范圍-0.3V至+3.6V-40°C至+125°C-40°C至+150°C注意，超出上述絕對最大額定值可能會導(dǎo)致器件永久性損壞。這只是額定最值，并不能以這些條件或者在任何其它超出本技術(shù)規(guī)范操作章節(jié)中所示規(guī)格的條件下，推斷器件能否正常工作。長期在絕對最大額定值條件下工作會影響器件的可靠性。表4.封裝特性封裝類型0JA0JC器件重量15引腳MCML31°C/W11°C/W6.5克ESD警告ESD（靜電放電）敏感器件。帶電器件和電路板可能會在沒有察覺的情況下放電。盡管本產(chǎn)品具有專利或?qū)Ｓ斜Ｗo(hù)電路，但在遇到咼能量ESD時，器件可能會損壞。因此，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)腅SD防范措施，以避免器件性能下降或功能喪失。引腳配置和功能描述圖4.引腳配置表5.引腳功能描述引腳變換引腳名稱類型說明1,2VDDS電源，3.3V3,4,5,8GNDS地。6,9DNCN/A請勿連接到這些引腳。7DIO2I/O數(shù)字輸出線路2。10RSTI復(fù)位，低電平有效。11DINI12DOUTOSPI，數(shù)據(jù)輸入。SPI，數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)CS為低電平時，DOUT為輸出，當(dāng)CS為高13SCLKI電平時，DOUT進(jìn)入三態(tài)咼阻抗模式。14SISPI，串行時鐘。15DIO1I/OSPI，片選。數(shù)字輸出線路1S=電源，0=輸出，I=輸入，N/A=不適用。工作原理ADIS16228是一款結(jié)合了三軸MEMS加速度計，具有先進(jìn)信號處理能力的振動監(jiān)測系統(tǒng)。SPI兼容端口和用戶寄存器為用戶提供了方便的頻域振動數(shù)據(jù)訪問和傳感器控制。傳感原件ADIS16228中的數(shù)字振動檢測從兩個不同軸上的MEMS加速度計內(nèi)核開始。加速度計將速度的線性變化轉(zhuǎn)換成具有代表性的電信號，使用如圖5中所示的微機械系統(tǒng)。該系統(tǒng)的機械部分包括兩個不同的框架，一個固定式，一個移動式，這些框架有一系列層板，從而形成一個可變的差分容性網(wǎng)絡(luò)。收到與重力或加速度相關(guān)的力時，移動框架會改變其相對于固定框架的物理位置，結(jié)果導(dǎo)致電容發(fā)生變化。微型彈簧將移動框架連接到固定框架，并決定加速度和物理位移之間的關(guān)系。移動極板上的調(diào)制信號會通過各容性路徑饋入固定框架極板和解調(diào)電路，從而生成與器件上加速運動成正比的電信號。圖5.MEMS傳感器結(jié)構(gòu)框圖信號處理圖6為ADIS16228的簡化功能框圖。信號處理階段包括時域數(shù)據(jù)捕獲、數(shù)字抽取/濾波、加窗、FFT分析、FFT均值計算和記錄存儲。有關(guān)信號處理操作的詳情，請參見圖14。圖6.傳感器信號處理結(jié)構(gòu)框圖用戶界面SPI接口用戶寄存器（包括輸出寄存器和控制寄存器兩者，如圖6所示）管理用戶對傳感器的數(shù)據(jù)和配置輸入的訪問。每個16位寄存器具有自己唯一的位分配和兩個地址：一個作為高位字節(jié)，一個用于低位字節(jié)。表8提供了存儲器映射到每個寄存器的示意圖，連同它的功能和低字節(jié)地址數(shù)據(jù)收集和配置命令使用SPI接口通信，它由四根導(dǎo)線組成。芯片選擇（CS）信號激活SPI接口，串行時鐘（SCLK）同步串行數(shù)據(jù)線。輸入命令時鐘到DIN引腳，同一時間一位，在SCLK的上升沿。輸出數(shù)據(jù)輸出在DOUT引腳上，跟隨時鐘SCLK的下降沿。當(dāng)SPI作為從設(shè)備時，DOUT內(nèi)容反映使用DIN指令所要求的信息。雙存儲器結(jié)構(gòu)用戶寄存器為SPI接口上的所有輸入/輸出操作提供尋址服務(wù)?？刂萍拇嫫鞑捎秒p存儲器結(jié)構(gòu)（見圖7）?？刂破魇褂渺o態(tài)隨機訪問存儲器（SRAM）寄存器進(jìn)行正常操作，包括用戶配置命令。閃存為擁有閃存?zhèn)浞莨δ艿目刂萍拇嫫魈峁┓且资源鎯Γ▍⒁姳?）。將配置數(shù)據(jù)保存到閃存中需要使用手動更新flash命令（GLOB_CMD[6]=1,DIN=0xBE40）。當(dāng)器件上電或復(fù)位時，閃存內(nèi)容載入SRAM，然后器件根據(jù)控制寄存器中的配置開始生成數(shù)據(jù)。圖7.SRAM和閃存結(jié)構(gòu)框圖基本工作原理ADIS16228使用SPI進(jìn)行通信，這使得它與相匹配的嵌入式處理器平臺的連接非常簡便，如圖8所示。DIO1的工廠默認(rèn)配置提供了一個繁忙指示信號，當(dāng)輸出由高變低時說明數(shù)據(jù)采集過程完成，外部可讀取傳感器數(shù)據(jù)。如果需要的話，使用DIO_CTRL寄存器（見表66），重新配置DIO1和DI02。圖8.電氣連接框圖表6.通用主處理器引腳名稱和功能引腳名稱功能SS選擇從機SCLK串行時鐘MOSI主機輸出，從機輸入

MISOIRQ1,IRQ2主機輸入，從機輸出中斷請求輸出（可選）ADIS16228SPI接口支持全雙工串行通信（同步收發(fā)），并使用圖12所示的位序。表7列出了最常用的設(shè)置，在為ADIS16228SPI接口初始化處理器串行端口時需要注意這些設(shè)置。表7.通用主處理器SPI設(shè)置處理器設(shè)置說明主機ADIS選擇從機SCLK速率W.5MHz比特率設(shè)置SPI模式3時鐘極性/相位(CPOL=1,CPHA=1)MSB優(yōu)先位序16位移位寄存器/數(shù)據(jù)長度圖12.SPI讀寫時序舉例表8列出了用戶寄存器及其低位字節(jié)地址。每個寄存器都由兩個字節(jié)構(gòu)成，其中每一個都有其獨特的7位地址。圖9展示了每個寄存器的位與其高位地址和低位地址之間的關(guān)系。圖9.通用寄存器位定義SPI寫命令用戶控制寄存器控制著許多內(nèi)部操作。圖12中的DIN位序提供了對這些寄存器進(jìn)行寫操作的能力，一次一個字節(jié)。有些配置變化和功能只需一個寫周期。例如，設(shè)置GLOB_CMD[11]=1(DIN=0xBF08)以啟動人工捕捉序列。人工捕捉的最后一位時鐘到DIN(第16個SCLK的上升沿)后立即啟動。其它配置可能需要寫入兩個字節(jié)。圖10.手動捕獲模式開啟SPI時序圖(DIN=0xBF08)SPI讀命令單個寄存器讀取操作需要兩個16位SPI周期，這兩個周期也使用圖12中的位分配。第一個序列設(shè)置R/W=0并傳送目標(biāo)地址(位[A6:A0])。對于讀取DIN序列，位[D7:D0]是無關(guān)位。在第二個序列期間，DOUT逐個輸出請求的寄存器內(nèi)容。第二個序列還使用DIN來設(shè)置下一讀取。圖11是讀取PROD_ID時全部四種SPI信號的信號圖。在此圖中，DIN=0x5600且DOUT反映16228的十進(jìn)制等效值。圖11.SPI讀時序舉例，PROD_ID，第二時序表8.用戶寄存器存儲器映射孚器名稱訪問閃存?zhèn)浞莸刂纺J(rèn)功能參考$H_CNT只讀是0x00N/A閃存更新計數(shù)器見表68>ENS讀/寫是0x02N/A控制，x軸比例校正系數(shù)見表16>ENS讀/寫是0x04N/A控制，y軸比例校正系數(shù)見表17

>ENS讀/寫是0x06N/A控制，z軸比例校正系數(shù)見表18[P_OUT只讀否0x080x8000輸出數(shù)據(jù)采集時刻的溫度見表56>PLY_OUT只讀否0x0A0x8000輸出數(shù)據(jù)采集時刻的電壓見表54'_AVG1讀/寫是0x0C0x0108控制，F(xiàn)FT平均1，SR0和SR1見表19'_AVG2讀/寫是0x0E0x0101控制，F(xiàn)FT平均2，SR2和SR3見表20'_PNTR讀/寫否0x100x0000控制，buffer地址指針見表47:_PNTR讀/寫否0x120x0000控制，記錄地址指針見表48>UF只讀否0x140x8000輸出，X軸加速度數(shù)據(jù)緩沖區(qū)見表49>UF只讀否0x160x8000輸出，Y軸加速度數(shù)據(jù)緩沖區(qū)見表50>UF只讀否0x180x8000輸出，Z軸加速度數(shù)據(jù)緩沖區(qū)見表51:_CTRL1讀/寫是0x1A0x1100控制，記錄控制寄存器1見表9:_CTRL2讀/寫是0x1C0x00FF控制，記錄控制寄存器2見表14:_PRD讀/寫是0x1E0x0000控制，記錄周期（自動模式下）見表10[_F_LOW讀/寫不適用0x200x0000警報，頻帶最低頻率限制見表28[_F_HIGH讀/寫不適用0x220x0000警報，頻帶最低頻率限制見表29[_X_MAG1讀/寫不適用0x240x0000警報，X軸門限1（warning）見表30[_Y_MAG1讀/寫不適用0x260x0000警報，Y軸門限1（warning）見表31[_Z_MAG1讀/寫不適用0x280x0000警報，Z軸門限1（warning）見表32[_X_MAG2讀/寫不適用0x2A0x0000警報，X軸門限2（falut）見表33[_Y_MAG2讀/寫不適用0x2C0x0000警報，Y軸門限2（falut）見表34[_Z_MAG2讀/寫不適用0x2E0x0000警報，Z軸門限2（falut）見表35、[_PNTR讀/寫是0x300x0000警報，報警頻帶指針見表27[_S_MAG讀/寫是0x320x0000警報，系統(tǒng)報警門限見表36[_CTRL讀/寫是0x340x0080警報，報警控制寄存器見表26)_CTRL讀/寫是0x360x000F控制，功能I/O控制寄存器見表66O_CTRL讀/寫是0x380x0000控制，普通I/O控制寄存器見表67r_CNT讀/寫是0x3A0x9630采樣速率控制（平均計數(shù)）見表11G_STAT只讀否0x3C0x0000標(biāo)志位，系統(tǒng)異常報警見表65)B_CMD只寫否0x3E不適用控制，全局控制寄存器見表64[_X_STAT只讀不適用0x400x0000報警，X軸，報警指示寄存器見表37[_Y_STAT只讀不適用0x420x0000報警，Y軸，報警指示寄存器見表38[_Z_STAT只讀不適用0x440x0000報警，Z軸，報警指示寄存器見表39[_X_PEAK只讀不適用0x460x0000報警，X軸峰值電平見表40[_Y_PEAK只讀不適用0x480x0000報警，Y軸峰值電平見表41[_Z_PEAK只讀不適用0x4A0x0000報警，Z軸峰值電平見表42[E_STAMP_L只讀不適用0x4C0x0000時間戳，低位整數(shù)見表61[E_STAMP_H只讀不適用0x4E0x0000時間戳，高位整數(shù)見表62'_ID1只讀不適用0x52不適用批次標(biāo)識碼1見表69'_ID2只讀是0x54不適用批次標(biāo)識碼2見表70)D_ID只讀是、0x560x3F64產(chǎn)品標(biāo)識寄存器見表71!IAL_NUM只讀是0x58不適用串口數(shù)字見表72：R_ID讀/寫是0x5C0x0000用戶序號寄存器見表73:_FLSH_CNT只讀否0x5E不適用閃存寫周期計數(shù)見表24；_INF01只讀不適用0x6E不適用記錄設(shè)置見表59[_X_FREQ只讀不適用0x700x0000警報，X軸，最嚴(yán)重報警頻率見表43[_Y_FREQ只讀不適用0x720x0000警報，Y軸，最嚴(yán)重報警頻率見表44[_Z_FREQ只讀不適用0x740x0000警報，Z軸，最嚴(yán)重報警頻率見表45；_INF02只讀不適用0x76不適用記錄設(shè)置見表60:_CNTR只讀否0x780x0000記錄計數(shù)見表22-ENABLE讀/寫是0x7A0x0010控制，頻率矯正使能見表13數(shù)據(jù)記錄模式和信號處理ADIS16228為記錄和監(jiān)控振動數(shù)據(jù)提供了一種完整的檢測系統(tǒng)。圖13提供了與三個軸（x軸,y軸和z軸）上的頻譜記錄采集相關(guān)聯(lián)的信號處理電路的簡化功能框圖。用戶寄存器用于控制數(shù)據(jù)類型（時間或頻率）、觸發(fā)模式（手動或自動）、采集模式（實時或捕獲）、采樣速率和濾波、加窗、FFT均值計算、頻譜報警以及輸入/輸出管理。記錄模式記錄模式選擇建立數(shù)據(jù)類型（時域或頻域）、觸發(fā)類型（手動或自動）以及數(shù)據(jù)采集（捕獲或?qū)崟r）。REC_CTRL1[1:O]位（見表9）提供四種工作模式：手動FFT、自動FFT、手動時間捕獲和實時。在REC_CTRL1設(shè)置之后，手動FFT、自動FFT和手動時間捕獲三種模式要求通過一個啟動命令來開始捕獲頻譜記錄或時域記錄。在此模式下有兩個啟動命令選項：SPI和I/O。SPI的觸發(fā)包括設(shè)置GLOB_CMD[11]=1（DIN=0xBF08）。I/O觸發(fā)涉及使用DIO_CTRL（見表66）來配置DIO1或DIO2作為輸入的觸發(fā)線。表9.REC_CTRL1（低位地址=OxlA），讀/寫位描述（默認(rèn)值為0x1100）[15:14]未使用（無關(guān)位）[13:12]窗口設(shè)置，00=矩形，01=Hanning,10=平頂，11=不適用11SR3,1=%FFT使能，0=禁用；采樣速率=20000/(2avg_cnt[15:12])，見表1110SR2，1=%FFT使能，0=禁用；采樣速率=20000/(2avg_cnt[11:8]),見表119SR1，1=%FFT使能，0=禁用；采樣速率=20000/(2avg_cnt[7:4]),見表118SR0，1=%FFT使能，0=禁用；采樣速率=20000/（2avg—cntb0]）,見表117各次記錄之間關(guān)斷電源，1=使能[6:4]未使用（無關(guān)位）[3:2]存儲方法：00=無，01=報警觸發(fā)器，10=全部，11=不適用[1:0]記錄模式：00=手動FFT,01=自動FFT,10=手動時間捕獲，11=實時米樣/數(shù)據(jù)訪問手動FFT模式設(shè)置REC_CTRL1[1：0]=00，使傳感器處于手動FFT模式下。然后用start命令觸發(fā)產(chǎn)生頻譜記錄。當(dāng)傳感器采集完一個頻譜記錄后，使用繁忙指示（DI01，出廠缺省值）來驅(qū)動外部處理器產(chǎn)生中斷服務(wù)，該過程完成之后，就可以開始收集數(shù)據(jù)。DIAG_STAT是唯一可以在設(shè)備處理過程中SPI可以讀取的寄存器，讀該寄存器返回一個0x00，則傳感器繁忙，返回0x80的時候,說明數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好可以外部訪問。當(dāng)單個譜記錄完成后，設(shè)備等待另一個啟動指令。自動FFT模式設(shè)置REC_CTRL1[1：0]=01,使傳感器處于自動FFT模式下。使用REC_PRD寄存器（見表10）編程控制每個頻譜記錄之間的時間間隔，然后用start命令觸發(fā)周期性譜記錄。例如設(shè)定REC_PRD=0x020A（DIN=0x9E0A，0x9F02），即設(shè)置觸發(fā)周期為10小時。表10.REC_PRD（低位地址=0x1E），讀/寫位描述（默認(rèn)值為0x0000）[15:10]未使用（無關(guān)位）[9:8]量表數(shù)據(jù)位,00=1秒/LSB,01=1分鐘/LSB，10=1小時/LSB[7:0]數(shù)據(jù)位，二進(jìn)制格式，范圍=0至255手動時間捕獲模式設(shè)置REC_CTRL1[1:0]=10，以將器件置于手動時間捕獲模式，這會觸發(fā)單次時域數(shù)據(jù)捕獲。當(dāng)器件在該模式下工作時，每個軸將有512個時域樣本被載入緩沖器。在載入數(shù)據(jù)緩沖器以便用戶訪問之前，這些數(shù)據(jù)將經(jīng)歷除preFFT加窗之外的所有時域信號處理過程。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄完成時，器件會將該數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供用戶使用。手動時間捕獲模式觸發(fā)方式和手動FFT（SPI,I/O）是相同的。圖13.簡化功能框圖實時模式設(shè)置REC_CTRL1[1：0]=11，使傳感器工作在實時模式。在這種模式下，傳感器的樣品只來自一個軸，保持在20.48kSPS時的采樣率，通過設(shè)置AVG_CNT[3:0]]來選擇采樣率（見表11）。通過讀取對應(yīng)的寄存器選擇在此模式下測量的軸。例如，通過閱讀X_BUF，使用DIN=0x1400選擇x軸。見表49,表50,或表51以查看更多關(guān)于x_BUF寄存器的信息。使用DIO1（引腳15），幫助管理外部訪問實時數(shù)據(jù)。例如，該信號適于驅(qū)動中斷線來啟動一個外部處理器的服務(wù)例程頻譜記錄生成ADIS16228在三個軸上各獲取一個時間記錄，然后對每條時間記錄執(zhí)行調(diào)整、加窗和FFT過程，從而產(chǎn)生一條頻譜記錄。重復(fù)該過程來求取數(shù)個FFT均值，具體個數(shù)可以編程，其中每個周期的FFT結(jié)果在數(shù)據(jù)緩沖器中累加。完成選定周期數(shù)以后，F(xiàn)FT均值過程結(jié)束，對數(shù)據(jù)緩沖器的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。然后，數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)容就可供SPI和輸出數(shù)據(jù)寄存器訪問。采樣速率和濾波各軸的采樣速率為20.48kSPS。內(nèi)部ADC以時間交錯模式（x1、y1、x2、y2等）對三個軸采樣，該模式可以使數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)記錄中均勻分布。均值/抽取濾波器為時間記錄中的最終采樣速率提供控制功能。通過對時域數(shù)據(jù)進(jìn)行均值并抽取計算，該濾波器能夠?qū)㈩l譜記錄集中于較低帶寬上，從而在每個FFT頻譜中產(chǎn)生更好的頻率分辨率。AVG_CNT寄存器（見表11）為REC_CTRL1[11:8]（表9中的SRx）中的四種不同采樣速率選項提供設(shè)置。在使用手動FFT、自動FFT和手動時間捕獲模式時，全部四個選項均可使用。當(dāng)器件處于其中一種手動模式時，如果使能了多個采樣速率選項，則器件會從最小數(shù)值開始，一次為一個SRx產(chǎn)生一條頻譜記錄。在完成一個SRx選項的頻譜記錄之后，器件將等待另一個啟動命令，然后才會為在REC_CTRL1[11:8]中使能的下一個SRx選項生成一條頻譜記錄。當(dāng)器件處于自動FFT模式時，如果使能了多個采樣速率選項，則器件會為一個Rx選項產(chǎn)生一條頻譜記錄，然后等待下一個自動觸發(fā)事件，該事件的發(fā)生取決于REC_PRD寄存器（見表10）。有關(guān)多個SRx選項對數(shù)據(jù)采集和頻譜記錄生成的影響，詳見圖15。使用實時模式時，輸出數(shù)據(jù)速率將反映SR0設(shè)置。表12列出了AVG_CNT寄存器（見表11）中可用的SRx設(shè)置，以及所得到的采樣速率、FFT頻譜分辨率、帶寬和估算總噪聲。注意，每個SRx設(shè)置都在REC_CTRL2寄存器（見表14）中有關(guān)聯(lián)的范圍設(shè)置，以及FFT_AVG1和FFT_AVG2寄存器（分別見表19和表20）中顯示的FFT均值設(shè)置。表11.AVG_CNT（低位字節(jié)地址=0x3A），讀/寫位描述（默認(rèn)值=0x9630）[15:12]采樣速率選項3（SR3）,二進(jìn)制（0至10）,SR3選項采樣速率=20480/（2avg_cnt[15：⑵）[11:8]采樣速率選項2（SR2）,二進(jìn)制（0至10）,SR2選項采樣速率=20480/（2avg_cnt[11：8]）[7:4]采樣速率選項1（SR1）,二進(jìn)制（0至10）,SR1選項采樣速率=20480/（2avg_cnt[7：4]）[3:0]采樣速率選項0（SR0）,二進(jìn)制（0至10）,SR0選項采樣速率=20480/（2avg_cnt[3：0]）

表12.采樣速率設(shè)置和濾波器性能SRx設(shè)置采樣速率，fs（SPS）頻譜分辨率（Hz）帶寬（Hz）0204804056625120102.593256051.83412802.51.2956401.2500.9163200.6250.6571600.3130.468800.1560.329400.0780.2310200.0390.16圖14信號處理流程圖（REC_CTRL1[1:O]=00或01,FFT分析模式）:ARECORDFFTRECORD￡A1_EMABL￡||4J3ETT1HS嗎=戌和兇t113轟g-PEAKSEC_CIfiU(7:0|Nf:ARECORDFFTRECORD￡A1_EMABL￡||4J3ETT1HS嗎=戌和兇t113轟g-PEAKSEC_CIfiU(7:0|Nf=#DFAy*ERA?SNP-FFT_*TCK(i:O|FHi=RECCMTRfiEC_CTffLJ[3.2]CORRECHOlNUATABUI平岳SPIREGUTEH*CCEM&ENSITIfVrTYADJUETMENTX_SEMS,^SEMS.Z^ENS、、reeicSdRLC^DWINDOWSETTINGSRECCTKLH11:12]X_TKLAJCJlSMW呂ACC&LFFTA^ERAJGE{M4圖15頻譜記錄生成（使能全部SRx設(shè)置）動態(tài)范圍設(shè)置REC_CTRL2（見表14）提供了與每個采樣速率選項SRx相關(guān)聯(lián)的四個范圍設(shè)置。REC_CTRL2中指向的范圍選項反映的是最大動態(tài)范圍，該范圍發(fā)生于頻率范圍下半部分，不會導(dǎo)致范圍縮小（見圖16）。例如，在SR2采樣速率選項中，設(shè)置REC_CTRL2[5:4]=10（DIN=0x9C20）,即可將峰值加速度（A叔設(shè)為10g。在監(jiān)控低幅度振動時，這些設(shè)置可以優(yōu)化FFT精度和靈敏度。對于表14中的每個范圍設(shè)置，該級會縮放時域數(shù)據(jù)，從而使時域數(shù)據(jù)的最大值等于215個LSB,頻域數(shù)據(jù)的最大值等于216個LSB。注意，各設(shè)置的最大范圍比列出的最大值小1個LSB。例如,頻域分析中的最大代碼數(shù)為216-1,即65,535。當(dāng)在FFT模式之一下使用的范圍設(shè)置為1g時,最大測量值等于1g乘以216-1,再除以216。有關(guān)與各設(shè)置相關(guān)聯(lián)的分辨率，請參見表15；有關(guān)該操作在信號流程圖中的位置，請參見圖14。實時模式會自動使用20g的范圍設(shè)置。表14,REC_CTRL2（地址=0x1C），讀/寫位描述[15:8]未使用（無關(guān)位）[7:6]SR3；11=1g,10=5g,01=10g,00=20g[5:4]SR2；11=1g,10=5g,01=10g,00=20g[3:2]SR1；11=1g,10=5g,01=10g,00=20g[1:0]SR0；11=1g,10=5g,01=10g,00=20g表15，范圍設(shè)置與LSB權(quán)重范圍設(shè)置（g）時域模式（mg/LSB）FFT模式（mg/LSB）0to10.03050.01530to50.15260.07630to100.30520.15260to200.61040.3052比例調(diào)整X_SENS寄存器(見表33和表34)為各個軸提供了精細(xì)調(diào)整功能。以下公式說明了如何用測得值和理想值來計算各寄存器的比例因子，單位為LSB：其中：a為理想情況下的x軸值。XIa為實際x軸測量值。XM這些寄存器包含校正系數(shù)，這些系數(shù)來自工廠校準(zhǔn)過程。該計算過程會記錄加速度計在四個不同方向上的輸出，并計算各個寄存器的校正系數(shù)。這些寄存器同時為系統(tǒng)內(nèi)調(diào)整提供寫訪問。重力為這類校正過程提供了一個共同的激勵。同時用+1g和-1g方向來降低失調(diào)對該測量值的影響。在這種情況下，理想測量值為2g，實測值為+1g和Tg兩個方向的加速度計測得值之差。工廠編程值存儲于閃存中，通過設(shè)置GL0B_CMD[3]=1(DIN=0xBE04)即可恢復(fù)。參見表64。表16.X_SENS（地址=0x02）,讀/寫位描述(默認(rèn)=不適用)[15:0]X軸比例校正系數(shù)(SCFx),二進(jìn)制補碼表17.Y_SENS（地址=0x04）,讀/寫位描述(默認(rèn)=不適用)[15:0]Y軸比例校正系數(shù)(SCFy),二進(jìn)制補碼表18.Z_SENS（地址=0x06）,讀/寫位描述(默認(rèn)=不適用)[15:0]Z軸比例校正系數(shù)(SCFz),二進(jìn)制補碼PREFFT加窗REC_CTRL1[13:12]為preFFT加窗時間數(shù)據(jù)提供三個選項。例如，設(shè)置REC_CTRL1[13:12]=01以使用Hanning窗口，該窗口可在頻率倉與峰值幅度最小擴張度之間提供峰值的最佳幅度分辨率。還可使用矩形窗和平頂窗，因為它們是振動監(jiān)控中常見的加窗選項。平頂窗提供精確的幅度分辨率，缺點是會擴張峰值幅度。FFTFFT過程將各512采樣時間記錄轉(zhuǎn)換成一條256點頻譜記錄，其中提供了幅度與頻率數(shù)據(jù)的關(guān)系。FFT均值計算

FFT均值計算功能結(jié)合利用多條FFT記錄，以減小FFT噪底變化，從而實現(xiàn)對低振動水平的檢測。REC_CTRL1寄存器中的每個SRx選項都有自己的FFT均值控制，用于建立將以均值計算出最終FFT記錄的FFT記錄條數(shù)。若要使能此功能，請將在REC_CTRL1寄存器中使能的各個SRx選項的均值數(shù)寫入FFT_AVGx寄存器。例如，設(shè)置FFT_AVG2[8:0]=0x4A（DIN=0x9E4A）,以將SR2采樣速率選項的FFT均值數(shù)設(shè)為16,將SR3采樣速率選項的FFT均值數(shù)設(shè)為1024。表19.FFT_AVG1（低位地址=0x0C），讀/寫位描述（默認(rèn)值=0x0108）[15:8]單條記錄的FFT均值，SR1采樣速率，圖14中的NF；范圍=1至255,二進(jìn)制[7:0]單條記錄的FFT均值，SR0采樣速率，圖14中的NF；范圍=1至255，二進(jìn)制表20.FFT_AVG2（低位地址=0x0E），讀/寫位描述（默認(rèn)值=0x0101）[15:8]單條記錄的FFT均值，SR3采樣速率，圖14中的NF；范圍=1至255，二進(jìn)制[7:0]單條記錄的FFT均值，SR2采樣速率，圖14中的NF；范圍=1至255，二進(jìn)制記錄時間在使用自動FFT模式時，自動記錄周期（REC_PRD）必須大于總記錄時間。記錄時間的計算公式如下：手動時間模式FFT模式表21列出了這些公式中用到的處理時間和設(shè)置。表21.典型處理時間功能時間（ms）處理時間，tpt18.7FFT時間，tFFT32.7FFT均值數(shù)，NF根據(jù)FFT_AVG1,FFT_AVG2存儲時間，tST120.0報警掃描時間，tAST2.21存儲時間（t）僅適用于在REC_CTRL1[3:2]中選擇了一種存儲方法時（有關(guān)記錄存儲設(shè)置ST的詳情，請見表9）。報警掃描時間（t）僅適用于在ALM_CTRL[3:0]中使能報警時（有更多信AST息，請參見表26）。對于無法使用DIO1來監(jiān)控這些操作狀態(tài)的系統(tǒng)，了解記錄時間有助于預(yù)測數(shù)據(jù)可用的時機。注意，在使用自動FFT模式時，自動記錄周期（REC_PRD）必須大于總的記錄時間。數(shù)據(jù)記錄在ADIS162