微慣性傳感器

1、微慣性傳感器微慣性傳感器 微慣性傳感器微慣性傳感器微慣性傳感器介紹分類應(yīng)用加速度微傳感器角速度微傳感器原理分類原理分類傳感傳感器器美國：美國：（microelectromechanicalsystem）歐洲：歐洲：（microsystemtechnology）日本：日本：）微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸 在微小尺寸範(fàn)圍內(nèi)，機(jī)械依其特徵尺寸可以劃分為1-10毫米的小型(mini-)機(jī)械，1微米一1毫米的微型機(jī)械以及1納米一1微米的機(jī)械。所謂微型機(jī)械從廣義上包含了微小型和納米機(jī)械，但並非單純微小化，而是指可批量製作的集微型機(jī)構(gòu)、微型感測(cè)器、微型執(zhí)行器以及介面信號(hào)處理和控制電路、通訊和電源等於一體

2、的微電子機(jī)械系統(tǒng)(micro-electronic mechanical system-me ms)或稱為微機(jī)電系統(tǒng)。mems的特點(diǎn)的特點(diǎn)l1.微型化微型化:mems器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、回應(yīng)時(shí)間短 。l2 以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良。以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良。l3. 大量生產(chǎn)大量生產(chǎn):用硅微加工工藝在一片矽片上可同時(shí)製造成百上千個(gè)微型機(jī)電裝置或完整的mems。批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。l4. 集成化集成化:可以把不同功能、不同敏感方向或致動(dòng)方向的多個(gè)感測(cè)器或執(zhí)行器集成於一體，或形成微感測(cè)器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起， 形成複雜

3、的微系統(tǒng)。l5.多學(xué)科交叉多學(xué)科交叉:mems涉及電子、機(jī)械、材料、製造、資訊與自動(dòng)控制、物理、化學(xué) 和生物等多種學(xué)科，並集中了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。 微加速度計(jì)、微陀螺儀外觀微加速度計(jì)、微陀螺儀外觀加速度微傳感器原理加速度微傳感器原理 加速度微傳感器一般利用敏感質(zhì)量快或震動(dòng)塊m來測(cè)量加速度。ma,maf2222外系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性如下：fkxdtdxddtxdmdtdxvdtdvdtxda1.壓阻式加速度微傳感器壓阻式加速度微傳感器)()(6/rfaeshxlfrrllrrggellx面懸臂梁，對(duì)一端固定的矩形等截：系數(shù)力敏電阻的壓力靈敏度：懸臂梁應(yīng)變系數(shù)懸臂梁式加速度微傳感器結(jié)構(gòu)圖懸臂

4、梁式加速度微傳感器結(jié)構(gòu)圖硅梁結(jié)構(gòu)圖硅梁結(jié)構(gòu)圖硅梁結(jié)構(gòu)圖2.電容式加速度微傳感器電容式加速度微傳感器三軸式電容式加速度微傳感器三軸式電容式加速度微傳感器3.諧振式加速度傳感器諧振式加速度傳感器4.隧道式加速度微傳感器隧道式加速度微傳感器5.伺服式加速度微傳感器伺服式加速度微傳感器應(yīng)用應(yīng)用l1.傾斜測(cè)量和調(diào)平系統(tǒng)l2.慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)l3.醫(yī)療器械l4.安全防撞系統(tǒng)l5.提高電梯車輛舒適性4.安全防撞系統(tǒng)安全防撞系統(tǒng) 傳感器分辨率靈敏度要求較高，保證適時(shí)發(fā)出氣囊充氣的指令。mems在汽車中的應(yīng)用在汽車中的應(yīng)用5.提高電梯車輛舒適性提高電梯車輛舒適性 提供安全與舒適的轉(zhuǎn)向架監(jiān)控 和診斷系統(tǒng)，改進(jìn)乘

5、客舒適度的高速列車傾斜控制系統(tǒng)，磁懸浮列車的位置監(jiān)控，提供安全與維護(hù)的精準(zhǔn)列車定位和鐵路軌道監(jiān)控系統(tǒng)。 角速度微傳感器原理角速度微傳感器原理 大部分微機(jī)械陀螺都屬于振動(dòng)陀螺，利用一定的振動(dòng)質(zhì)量塊來檢測(cè)科氏力。為角速度矢量。為速度矢量，其中v)xm.(2,x2ccfa1.音叉式微機(jī)械陀螺音叉式微機(jī)械陀螺 音叉式微機(jī)械陀螺是最為經(jīng)典的振動(dòng)陀螺結(jié)構(gòu)，兩音叉齒受驅(qū)動(dòng)以一個(gè)固定幅度進(jìn)行差分共振（第一模態(tài)），受基軸旋轉(zhuǎn)輸入角速度作用引起與垂直于驅(qū)動(dòng)方向的振動(dòng)（第二模態(tài)）。 微陀螺分類微陀螺分類按振動(dòng)結(jié)構(gòu)按振動(dòng)結(jié)構(gòu) 按振動(dòng)結(jié)構(gòu)分為線振動(dòng)陀螺和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)陀螺。線振動(dòng)陀螺有正交線振動(dòng)結(jié)構(gòu)和非正交線振動(dòng)結(jié)構(gòu)。線振動(dòng)陀螺線振動(dòng)陀螺旋轉(zhuǎn)振動(dòng)陀螺旋轉(zhuǎn)振動(dòng)陀螺振動(dòng)輪式微機(jī)械陀螺振動(dòng)輪式微機(jī)械陀螺2.框架式微機(jī)械陀螺框架式微機(jī)械陀螺外框驅(qū)動(dòng)式微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)示意圖框架式微機(jī)械陀螺框架式微機(jī)械陀螺內(nèi)框驅(qū)動(dòng)式微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)示意圖微慣性測(cè)量組合微慣性測(cè)量組合 對(duì)運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤和控制，是各種導(dǎo)航系統(tǒng)的重要內(nèi)容。利用陀螺儀可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的姿態(tài)或轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，利用加速度計(jì)可以測(cè)量加速度的變化。 陀螺儀可以保持對(duì)加速度對(duì)準(zhǔn)的方向進(jìn)行跟蹤，從而在慣性坐標(biāo)系中分