Межосевая чувствительность (cross-axis sensitivity)

Положите акселерометр плашмя: ось Z показывает 1 g, а оси X и Y должны показывать ноль. На деле они показывают немного больше: часть сигнала одной оси просачивается в другие. Это межосевая чувствительность. Разбираем, откуда она берётся и сколько её у MPU-6050.

Обновлено 29 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Откуда берётся
MPU-6050
Чем грозит и как бороться

Межосевая чувствительность (cross-axis sensitivity) — реакция оси многоосевого датчика на воздействие вдоль другой, перпендикулярной оси. Её выражают в процентах от основной чувствительности: 2 % означает, что ускорение 1 g вдоль оси Z может дать до 0,02 g на выходе оси X.

Откуда берётся

Перекос осей. Чувствительные элементы внутри кристалла и сам кристалл в корпусе установлены не идеально перпендикулярно.
Монтаж на плату. InvenSense в даташите MPU-6050 показывает, что перекос корпуса на угол θ даёт межосевую чувствительность sin θ:

Перекос	Межосевая чувствительность
0°	0 %
0,5°	0,87 %
1°	1,75 %

Раздельные датчики. Если гироскоп и акселерометр стоят в разных корпусах, к перекосу каждого добавляется перекос между ними. InvenSense подчёркивает, что размещение обоих на одном кристалле в MPU-6050 устраняет такой перекос на уровне корпусов.

MPU-6050

Параметр	Акселерометр	Гироскоп
Межосевая чувствительность	±2 %	±2 %
Нелинейность	0,5 %	0,2 %
Начальный допуск чувствительности (25 °C)	±3 %	±3 %

InvenSense уточняет, что значение ±2 % уже включает перекос кристалла относительно корпуса, но не перекос корпуса на плате. Подробнее о датчике — на странице MPU-6050.

Чем грозит и как бороться

Для акселерометра на пределе ±2 g с чувствительностью 16 384 LSB/g ошибка 2 % от 1 g — это около 328 LSB, или примерно 1,1° при измерении наклона. Это сопоставимо со смещением нуля и обычно больше шума.

Если межосевая чувствительность стабильна, её убирает калибровка: датчик ставят в известные положения и находят матрицу 3 × 3, связывающую истинные оси с измеренными. Та же матрица учитывает и разброс чувствительности по осям. В слиянии данных акселерометра и гироскопа без такой калибровки ошибки осей переходят в ошибку ориентации.

Частые вопросы

Сколько ошибки даёт межосевая чувствительность 2 %?

При ускорении 1 g вдоль одной оси на перпендикулярной оси может появиться до 0,02 g, то есть 20 mg. Для MPU-6050 на пределе ±2 g это около 328 единиц младшего разряда из 16 384 на g. При измерении наклона это примерно 1,1° ошибки угла — больше, чем разрешение датчика.

Можно ли уменьшить межосевую чувствительность калибровкой?

Да, если она стабильна. Датчик ставят в несколько известных положений, например шестью гранями вниз, и по показаниям находят матрицу, которая связывает реальные оси с измеренными. Её произведение на сырые данные убирает и перекос осей, и разброс чувствительности. Остаётся только то, что меняется с температурой и временем.

Влияет ли пайка датчика на межосевую чувствительность?

Да. InvenSense показывает, что перекос корпуса на плате на угол θ добавляет межосевую чувствительность sin θ: 0,5° — уже 0,87 %, 1° — 1,75 %. Кривая пайка или наклонная плата в корпусе прибора добавляют свой перекос к собственному перекосу кристалла.

Источники

InvenSense. MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification, PS-MPU-6000A-00, Revision 3.4 (08/19/2013) — разд. 6.1, гироскоп: допуск масштабного коэффициента ±3 % при 25 °C, изменение с температурой ±2 %, нелинейность 0,2 % (наилучшая прямая, 25 °C), межосевая чувствительность ±2 %; разд. 6.2, акселерометр: чувствительность 16 384 LSB/g при ±2 g, начальный допуск калибровки ±3 %, нелинейность 0,5 %, межосевая чувствительность ±2 %; разд. 11.4.5: ошибка ориентации гироскопа и акселерометра при монтаже на плату даёт межосевую чувствительность — одна ось реагирует на поворот или ускорение вокруг другой; таблица: межосевая чувствительность в процентах от чувствительности равна sin θ — 0° — 0 %, 0,5° — 0,87 %, 1° — 1,75 %; спецификации разд. 6.1 и 6.2 уже включают ошибку ориентации кристалла относительно корпуса
InvenSense. MPU-6000 and MPU-6050 Register Map and Descriptions, RM-MPU-6000A-00, Revision 4.2 — разд. 1, введение: гироскоп и акселерометр на одном кристалле устраняют межосевой перекос гироскопа и акселерометра на уровне корпусов, свойственный решениям из отдельных датчиков; регистры 59–64 — 16-разрядные данные акселерометра, 67–72 — гироскопа

Нашли ошибку?