一、MEMS惯性传感器简介
MEMS惯性传感器包括MEMS角速率陀螺和MEMS线加速度计两大类。MEMS角速率陀螺是没有旋转马达的固态角速率陀螺; MEMS线加速度计是没有质块移动的固态线加速度计。它们都采用进口MEMS芯片,制造采用BIMOS生产工艺和载流焊及表贴工艺技术,电容式输出。形成功能完整的角速率传感器和线加速度传感器。具有高可靠性和高封装坚固性。还具有自检测(Self Test)功能,可实现BIT(Built-In-Test)机内检测。
MEMS惯性传感器特性:
a) 体积小:我公司研制的最小的角速率陀螺只有14×14×7mm3。
b) 重量轻:我公司研制的最轻的角速率陀螺只有12克。
c) 单电源供电,功耗小:多为+5V供电,功耗仅6mA。
d) 测量范围很宽:MEMS角速率陀螺的测量范围低中速型为5°/ S ∽1,000°/ S,高速型是1,000∽12,000°/ S,超高速可高达50,000°/ S 。
e) 耐冲击加速度能力很强:角速率陀螺的标称值多为2,000g;加速度计的标称值多为1,000g。但经有效的集成封装工艺技术可提高十倍,达到20,000g。
f) 非线性小,即线性度较好:一般为<0.5%F.R,最高可达0.05%F.R。
g) 几乎没有迟滞:输出随输入在满量程范围内的电压值比较确定,作为控制信号和测量信号比较准确。
h) 带宽多可调整:绝大多数用进口芯片研制的惯性传感器的带宽可选≤500HZ的任一带宽;个别惯性传感器的带宽可选≤1,000HZ的任一带宽。但直接进口的MEMS 惯性传感器成品,则一般不可调整。
i) 噪声的影响不大:零位附近存在随机噪声,大约5mV左右,不易滤掉,这种随机噪声随着角速率或加速度的产生其作用就不太明显,作为控制信号和测量信号不受影响。如要对输出信号进行10秒内的积分也无大碍。而>10秒的积分则需谨慎,可选噪声很小的去试,可对输出信号进行1~4极的滤波,以滤掉随机噪声以外的噪声,得到平滑的信号,以便更好的应用。
j) 可选择是否带温补:特别是对温差变化较大的用户,例如航空飞行器,要考虑温漂的影响,可考虑有温补的。对于导弹类的航天、兵器及民用产品,温度变化不大,则可不考虑温漂的影响,不必温补。
二、MEMS惯性传感器应用的技术领域
应用于武器的制导技术领域
航空航天飞行器控制技术领域
应用于舰船测控技术领域
应用于机动车自动导航和自动驾驶系统、防滑控制系统、碰撞检测系统
应用于工业测控领域:工业机器人、航空摄影、地震监测、气象观测等
应用于桥路建设领域:桥墩打桩的测量与控制系统,路基﹑铁轨的测量与路面铺设的测量与控制系统等
应用于地质勘探领域:定向钻井、大地测量、矿山隧道等