什么是MEMS陀螺儀？

微機(jī)電系統(tǒng)的定義

MEMS是英文Micro Electro Mechanical systems的縮寫(xiě)，即微機(jī)電系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)是基于微/納米技術(shù)的21世紀(jì)前沿技術(shù)，是指微米/納米材料的設(shè)計(jì)、加工、制造、測(cè)量和控制。它可以將機(jī)械部件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件和電子控制系統(tǒng)集成到一個(gè)微系統(tǒng)中。這種微機(jī)電系統(tǒng)不僅可以采集、處理和發(fā)送信息或指令，還可以自主地或根據(jù)外界指令對(duì)獲取的信息采取行動(dòng)。它將微電子技術(shù)與微加工技術(shù)(包括硅體微加工、硅表面微加工、LIGA和晶圓鍵合技術(shù))相結(jié)合，生產(chǎn)出各種性能優(yōu)異、低成本、小型化的傳感器、執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器和微系統(tǒng)。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的多學(xué)科交叉技術(shù)，它將對(duì)人類未來(lái)的生活產(chǎn)生革命性的影響。它涉及許多學(xué)科，如機(jī)械、電子、化學(xué)、物理、光學(xué)、生物和材料。

陀螺儀的定義

陀螺儀是利用高速旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)慣性空間繞與旋轉(zhuǎn)軸正交的一個(gè)或兩個(gè)軸的力矩敏感殼體進(jìn)行角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的裝置。用其他原理制成的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置，也叫陀螺儀，具有同樣的功能。

陀螺儀可以感知一個(gè)或多個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)角速度，并能準(zhǔn)確地感知自由空間中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，因此陀螺儀已成為跟蹤物體運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)的必要運(yùn)動(dòng)傳感器。與加速度計(jì)和電子羅盤(pán)不同，陀螺儀不需要任何外力，如重力或磁場(chǎng)，就能自動(dòng)執(zhí)行其功能。因此，理論上只有陀螺儀才能完成姿態(tài)導(dǎo)航的任務(wù)。

陀螺儀的特點(diǎn)是高頻特性好，可以測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)是零漂移，容易受到溫度/加速度的影響。

MEMS陀螺儀定義

MEMS陀螺儀是采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的微機(jī)械角速度傳感器。它是一種快速、精確和緊湊的傳感器，可用于測(cè)量和感知角加速度和角速度的變化。

Ericco的MEMS陀螺儀根據(jù)軸數(shù)分為單軸、雙軸和三軸。它分為工業(yè)級(jí)、戰(zhàn)術(shù)級(jí)(ER-MG-056、ER-MG-067)和導(dǎo)航級(jí)(ER-MG2-50/100、ER-MG2-300/400)。戰(zhàn)術(shù)ER-MG-056經(jīng)濟(jì)型MEMS陀螺儀，ER-MG-067高性能MEMS陀螺儀，導(dǎo)航級(jí)ER-MG2-50/100高性能尋北MEMS陀螺儀和ER-MG2-300/400高精度導(dǎo)航MEMS陀螺儀是我們最暢銷的產(chǎn)品。

微機(jī)械陀螺儀的工作原理

MEMS陀螺儀的基本原理是利用MEMS系統(tǒng)中的納米晶體陀螺儀(MEMS芯片)來(lái)檢測(cè)、測(cè)量和解釋角加速度和角速度的變化。MEMS晶體陀螺的特性會(huì)隨著外部角速度的變化而發(fā)生振蕩。MEMS陀螺中納米晶陀螺的轉(zhuǎn)子會(huì)隨著外部角加速度和角速度的變化而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。

微機(jī)械陀螺儀的重要參數(shù)

MEMS陀螺儀的重要參數(shù)包括:分辨率、零角速度輸出(零輸出)、靈敏度和測(cè)量范圍。ER-MG2-300/400是一款導(dǎo)航級(jí)MEMS陀螺儀傳感器，測(cè)量范圍為400°/s，偏差不穩(wěn)定性為0.01°/小時(shí)，專為高性能IMU /AHRS/ GNSS輔助慣導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)用于精確的姿態(tài)和方位測(cè)量，定位，導(dǎo)航和制導(dǎo)在空中/海洋/陸地測(cè)繪/測(cè)量系統(tǒng)/UAVS/ auv和導(dǎo)航級(jí)MEMS武器系統(tǒng)。

ER-MG2-50/100是一款高性能MEMS陀螺儀傳感器，具有0.01-0.02°/hr偏置不穩(wěn)定性和0.0025-0.005°/√hr角度隨機(jī)游走，專為測(cè)井工具/陀螺儀工具、采礦/鉆井設(shè)備、武器/無(wú)人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)、衛(wèi)星天線等設(shè)計(jì)。目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于尋北、指向和初始對(duì)準(zhǔn)。

分辨率是陀螺儀能檢測(cè)到的最小角速度，這個(gè)參數(shù)和輸出的零角速度實(shí)際上是由陀螺儀的白噪聲決定的。這三個(gè)參數(shù)主要說(shuō)明陀螺儀的內(nèi)部性能和抗干擾能力。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，靈敏度更具有實(shí)際的選擇意義。測(cè)量范圍是指陀螺儀所能測(cè)量的最大角速度。不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)陀螺儀的各種性能指標(biāo)有不同的要求。

ER-MG-056是一種低成本戰(zhàn)術(shù)MEMS陀螺儀，不穩(wěn)定偏差為1°/小時(shí)，角隨機(jī)游走為0.25°/√h。它是一款單軸MEMS角速率傳感器(陀螺儀)，能夠測(cè)量高達(dá)±400°/s的角速度，具有符合SPI從模式3協(xié)議的數(shù)字輸出。角速率數(shù)據(jù)表示為24位字。

ER-MG-067是一種高精度戰(zhàn)術(shù)級(jí)MEMS陀螺儀，不穩(wěn)定偏差為0.3°/小時(shí)，角隨機(jī)游走為0.125°/√h。它是一款單軸MEMS角速率傳感器(陀螺儀)，能夠測(cè)量高達(dá)±400°/s的角速度，具有符合SPI從模式3協(xié)議的數(shù)字輸出。角速率數(shù)據(jù)表示為24位字。

這些參數(shù)是判斷MEMS陀螺儀性能的重要指標(biāo)，也決定了陀螺儀的應(yīng)用環(huán)境。

審核編輯：湯梓紅