MEMS陀螺仪精讲VIP免费

MEMS陀螺仪第一页，共二十页。关于MEMS陀螺仪的探讨一、陀螺仪发展历程二、MEMS陀螺仪原理及分类三、MEMS陀螺仪的应用四、关于MEMS陀螺仪的最新年研究成果第二页，共二十页。陀螺仪的发展历程简介陀螺仪的发展大致经历了下列几个过程：2.70年代的动力调谐陀螺仪(又称挠性陀螺仪，DTG)。3.20世纪80年代的环形激光陀螺仪(RLG)、光纤陀螺仪(FOG)。4.到90年代的振动陀螺仪。5.目前研究报导较多的微机械电子系统陀螺仪(简称微机械陀螺仪，MEMSG)。1.20世纪50年代的液浮陀螺仪第三页，共二十页。MEMS陀螺仪原理简介•我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨最简单的工作原理。第四页，共二十页。MEMS陀螺仪原理简介•两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率，就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力，如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专用电路可以检测的电参数。第五页，共二十页。科里奥效应•MEMS陀螺仪利用科里奥效应测量运动物体的角速率，根据科里奥效应,当一个物体(m)沿方向运动且施加角旋转速率时，该物体将受到一个科里奥利力。法国物理学家科里奥利于1835年第一次详细地研究了这种现象，因此这种现象称为“科里奥利效应”。有时把它称为“科里奥利力”，但它并不真是一种力；它只不过是惯性的结果。第六页，共二十页。MEMS陀螺仪的分类1.振动式微机械陀螺仪振动式微机械陀螺仪利用单晶硅或多晶硅制成的振动质量，在被基带动旋转时的哥氏效应感测角速度。2.转子式微机械陀螺仪转子式微机械陀螺仪的转子由多晶硅制成，采用静电悬浮，并通过力短再平衡回路测出角速度。从功能看，转子式微机械陀螺仪属于双轴速率陀螺仪或双轴角速率传感器。3.微机械加速度计陀螺仪微机械加速度计陀螺仪是由参数匹配的两个微机械加速度计做反向高频抖动而构成的多功能惯性传感器，兼有测量加速度和角速度的双重功能。第七页，共二十页。MEMS陀螺仪的特点优点：•陀螺仪能够测量沿一个轴或几个轴动作的角速度，是补充加速度计功能的理想技术。结合加速度计和陀螺仪这两种感测器，可以跟踪并捕捉3D空间的完整动作，提供更真实的用户体验、精确的导航系统及其他功能。•与传统陀螺仪相比，MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性好、测量范围大、易于数字化和智能化等突出的优点。第八页，共二十页。易于数字化和智能化易于数字化和智能化•由于传统陀螺仪成本高、体积大、结构脆弱，在机械架构或价格考虑上，无法适用于消费性电子产品的主流市场，但目前MEMS陀螺仪产品尺寸已缩小到mm级，成功应用于手机、MID、手柄、鼠标、数码相机这样的小型设备中。事实上，用硅材料制的MEMS陀螺仪不仅实现了微型化，而且由于硅的微加工技术与集成工艺技术的相容性，可以将敏感器件与处理电路完全集成在一个硅片上，从而实现了陀螺仪真正意义上的机电一体化。第九页，共二十页。低成本批量生产•将MEMS陀螺仪与其辅助电路整合在同一个封装内，运用创新的MEMS制程技术，简化传感器与线路之间的焊接过程，并缩小它们的封装尺寸（多轴陀螺仪的系统封装面积仅为3×5平方毫米），用一块硅片可一次性快速生产大量产品，实现低成本量产。第十页，共二十页。MEMS陀螺仪的特点缺点：•陀螺仪根据精度划分，有超高精度、中高精度陀螺仪和低精度陀螺仪。MEMS陀螺仪虽然应用前景广，但目前仍属于低精度陀螺仪，随机漂移误差较大。超高精度陀螺仪主要包括静电陀螺、磁浮陀螺和液浮陀螺。目前最高精度的陀螺仪是静电陀螺仪。第十一页，共二十页。MEMS陀螺仪的应用发展史1.MEMS陀螺仪的第一波应用是1990年代的汽车安全系统2.MEMS陀螺仪第二波应用是始于2000年的消费电子产品3.MEMS陀螺仪的第三波应用将开始出现在医疗、工业器械等领域第十二页，共二十页。MEMS陀螺仪的军事应用优势在现今的世界格局中，战争以信息化战争的对抗为主,重点...