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    技術文章

    sssj微機電系統陀螺儀介紹

    sssj微機電系統陀螺儀介紹

    陀螺儀(角速率傳感器)用于測量旋轉速度(角速度)。
    如果旋轉軸是固定的,則可以通過在旋轉軸上安裝轉速表或電位器來獲得角度或角速度,但是在空間中移動的物體(飛機,輪船,汽車等)沒有旋轉軸并且可以自由移動,因此無法使用轉速表和電位器。 在此類應用中,陀螺儀用于了解角度或角速度。

    硅傳感陀螺儀是一種具有無與的結構的陀螺儀,其中使用MEMS技術制造的硅環形諧振器被共振振動,角速度由那里產生的科里奧利力獲得(詳細機制如下所述)。

    自1998年成功開發MEMS型陀螺儀以來,Silicon Sensing已經向全球發布了超過2000萬種產品,并繼續使用至今。 目前,Silicon Senseness已經將兩種類型的MEMS陀螺儀商業化:(1)使用PZT技術的小型化MEMS陀螺儀系列,以及
    (2)使用電磁感應技術的高精度MEMS陀螺儀系列

    ,在MEMS中擁有最高的性能。

    陀螺儀圖

    硅傳感陀螺儀機理(電磁感應型)

    陀螺圖3
    圖1
    陀螺圖4
    圖2

    硅傳感生產的陀螺儀基于使用MEMS-DRIE技術創建的硅環。
    這個硅環通過一個叫做Leg的柱子(圖2)以浮動形式固定在空間中,并且發生共振振蕩(圖1),由于洛倫茲力使環變形為橢圓形。
    在硅環上形成驅動電極和檢測電極,通過電流通過驅動電極產生位移,利用位移產生的電動勢形成回路,始終以相同的頻率和幅度驅動。

    環形共振 1
    圖3
    環形共振 2
    圖4

    圖3顯示了在沒有角速度輸入的情況下執行諧振振蕩的環的示意圖。
    環重復“水平拉伸←→垂直"的橢圓變換,但藍點不動。
    圖4是當角速度施加在該狀態下時,科里奧利力作用在每個振蕩點上,因此振動變為曲線運動。
    這也會導致藍點移動,因此通過檢測這種運動,可以確定角速度。

    通用MEMS型陀螺儀傳感器可以利用MEMS的特性,以緊湊且廉價的方式制造,但另一方面,如果固定支點受到振動等的影響,則MEMS的共振振動可能會受到外部振動的干擾,從而導致角速度輸出不正確。
    但是,在環形的情況下,環的振動很少受到外部振動的干擾,可以實現具有強抗振動和沖擊性的傳感器。
    此外,通過設計上述支腿形狀,還獲得了出色的溫度特性性能。



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