一、mems陀螺仪简介。
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。
微惯性器件和微惯性测量组合技术的发展,导致新一代陀螺仪包括硅微机械陀螺仪、石英晶体微惯性仪表、微型光纤陀螺仪、微型光波导陀螺仪等产生和应用。目前,硅微机械陀螺仪应用范围越来越广泛,包括航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
硅微机械陀螺仪是利用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,目前我公司生产的mems陀螺仪测量范围可扩展到。
7560/s。
二、mems陀螺仪的选用。
陀螺仪在选用时,必须注意被测参数的物理环境和必要的性能指标。具体要求分列如下:
1.性能要求。
.随机漂移、随机游走系数、输出噪声。
不同结构形式、不同原理的陀螺仪的对漂移率定义和要求不同,机械式陀螺仪精度使用的是随机漂移,光纤陀螺仪使用的随机游走系数。
随机漂移——指由随机的或不确定的有害力矩引起的漂移率。
随机游走系数——由白噪声产生的随时间累计的陀螺仪输出误差系数。
单位: /h1/2、/s1/2。
输出噪声的单位:/h/hz1/2、/s /hz1/2 。
输出噪声和随机游走系数的关系如下:
1/h/hz1/2=1/60×h1/2
1/s /hz1/2=1/s1/2
mems陀螺仪使用的输出噪声这个指标。并且一定要选定合适的带宽,在能满足使用要求的前提下,尽量选择带宽较低的陀螺仪,因为带宽越大,输出噪声越大。
.测量范围。
选择陀螺仪的量程时,应注意以下几点:
最大输入角速率——陀螺仪正、反方向输入角速率的最大值,在此输入角速。
率范围内,陀螺仪标度因数非线性满足规定要求。
.阈值——陀螺仪能敏感的最小输入角速率。由该输入角速率产生的输出。
至少应等于按标度因数所期望输出值的50%。单位:/s、/h。
.分辨率——陀螺仪在规定的输入角速率下,能敏感的最小输入角速率增。
量,至少应等于按标度因数所期望输出增量的50%。单位:/s、/h。
选择陀螺仪的测量范围时,最大的角速率是陀螺仪的量程的2/3,最小的角。
速率应该高于阈值、分辨率。
.标度因数——陀螺仪输出量与输入角速率的比值。
它是用某一特定直线的斜率表示的,该直线是根据整个输入角速率范围内测。
得的输入、输出数据,用最小二乘法拟合求得。
.标度因数非线性度——在输入角速率范围内,陀螺仪输出量相对于最小。
二乘法拟合直线的最大的偏差与最大输出量之比。
2.环境要求。
.温度范围要求,必须满足陀螺仪使用的极限温度。
.线加速度与冲击。必须满足陀螺仪极限温度。
.振动条件,分为正弦振动、随机振动。
3.基本物理参量。
主要指重量、体积、功率以及能源种类等方面的要求。
4.可靠性和寿命。
指的是抗冲击、抗干扰的能力和有效的使用时间。
三、mems陀螺仪的安装使用。
1.首先要认清陀螺仪上面的标识。
代表为角速率陀螺仪的输入轴(按右手规则)朝上,角速度为逆时针方向。
代表为角速率陀螺仪的输入轴(按右手规则)朝下,角速度为顺时针方向。
2.陀螺仪的安装基准面是两边的安装法兰盘。
3.安装陀螺仪时必须将仪表的输入轴与被测角速度的方向同轴或平行。