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mems陀螺仪的特点和工作原理解析

菜鸟
2018-10-23 10:57:12    评分

MEMS陀螺仪也称电子式陀螺仪,就是一块芯片。 Iphone 4上的陀螺仪就是这种,主要作用是在GPS没有信号时,通过陀螺仪的作用仍然能够继续精确导航。

MEMS陀螺仪即硅微机电陀螺仪,绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力。MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。
mems陀螺仪的特点:

MEMS陀螺仪是利用 coriolis 定理,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号,其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的,它主要特点是:

1. 体积小、重量轻,其边长都小于 1mm,器件核心的重量仅为1.2mg。

2. 成本低

3. 可靠性好,工作寿命超过 10 万小时,能承受1000g 的冲击。

4. 测量范围大

MEMS是否取代光纤陀螺仪技术

光纤陀螺是继激光陀螺巨大的进步,属于两光陀螺,利用Sagnac效应,用光程差反算角速度,相比激光陀螺,体积小,成本低,精度可达千分之一,而且没有活动部件,可靠性高,获得了广泛的应用。目前国内主要是北航和浙大两大派系,从业者约30多家,技术已经开放,大多数精度也就十分之一的样子,产业链已经向中西部转移,民工都可以干。但相比MEMS还是非常的贵,而且近千米的光纤绕成一坨,温度系数、可靠性、抗冲击、长储都有问题,而且MEMS目前的精度已经是10和开环光纤相当,并且已经向1进发,所以在一些低端和短时应用非常考验光纤从业者的粗大神经,而且MEMS小体积重量,低成本,芯片批量化,高可靠性等优势非常明显,但MEMS的精度10年内进入0.1有点困难,因此,在0.1到千分之一都可以是光纤的天下,短时间取代不了的。

光纤陀螺仪的工作原理

光纤陀螺仪的实现主要基于塞格尼克理论:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用光程的变化,检测出两条光路的相位差或干涉条纹的变化,就可以测出光路旋转角速度,这便是光纤陀螺仪的工作原理。






关键词: 陀螺仪     工作原理     特点    

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