一文讀懂角速度傳感器(陀螺儀)

2020-11-24 電子工程專輯

 

即矽微機電陀螺儀，絕大多數的MEMS陀螺儀依賴於相互正交的振動和轉動引起的交變科裡奧利力。MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集機械元素、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源於一體的完整微型機電系統。

 


MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理，將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比的直流電壓信號，其核心部件通過摻雜技術、光刻技術、腐蝕技術、LIGA技術、封裝技術等批量生產的。

 


它主要特點：

1、體積小、重量輕，其邊長都小於 1mm，器件核心的重量僅為1.2mg。

2、成本低。

3、可靠性好，工作壽命超過 10 萬小時，能承受1000g 的衝擊。

4、測量範圍大。

 

一百多年以前，萊昂·傅科發明陀螺儀是為了科學研究。如今，這個小東西卻讓我們的生活有了翻天覆地的改變。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件，即可作為信號傳感器。


根據需要，陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號，以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或太空梭等航行體按一定的航線飛行，而在飛彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制和軌道控制。


作為穩定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風浪中的搖擺，能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。


作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鑽探以及飛彈發射井等提供準確的方位基準。


如果沒有它，就沒有飛機，沒有火箭，沒有現代生活，這恐怕是他的發明者都沒有想到的。小小的陀螺儀，讓我們的世界變得更美好。

 

在接下來的內容中，我們將更多地了解陀螺儀在國民生活應用中的表現。

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