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微机械陀螺仪的工作原理_微机械陀螺仪的应用

MEMS陀螺仪的工作原理MEMS陀螺仪的工作原理传统的陀螺仪主要利用角动量守恒原理,因此它主要是不间断的旋转物体,其旋转轴不跟随承载支架的旋转它。并改变。
但是微机械陀螺仪的工作原理并非如此,因为使用微机械技术在硅晶片基板上加工可旋转结构并不容易。微机械陀螺仪使用科里奥利力-旋转物体在径向上移动时所承受的切向力。
以下是推导科里奥利力的方法。具有机械知识的读者应该不难理解。
在空间中建立动态坐标系(图1)。使用以下等式计算加速度可以得到三个项,它们分别来自径向加速度,科里奥利加速度和切向加速度。
如果物体未在磁盘上径向移动,则不会产生科里奥利力。因此,在MEMS陀螺仪的设计中,物体被驱动以连续地来回移动或振荡。
与此对应的科里奥利力在横向方向上不断地来回变化,这可能导致物体来回运动。横向产生轻微振动,相位与驱动力正好相差90度。
(图2)MEMS陀螺仪通常在两个方向上都有可移动的电容板。径向电容板增加了一个振荡电压,以迫使物体径向移动(有点像加速度计中的自检模式),而横向电容板则测量了由科里奥利横向运动引起的电容变化(就像加速度计一样)加速度)。
因为科里奥利力与角速度成正比,所以可以根据电容的变化来计算角速度。图3是2轴MEMS陀螺仪。
它采用闭环,数字输出和传感器芯片以及ASIC芯片分开和扁平布线的封装方法。摘自(BOSCHSMG070示意图)微型机械陀螺仪的应用微型机械陀螺仪用于测量汽车的转速(转弯或滚动),并与低加速度传感器一起形成一个主动控制系统。
所谓的主动控制系统,是指一旦发现汽车的状态异常,便会及时纠正异常状态或对异常状态做出正确的反应,以防止在发生事故之前发生车祸。例如,在转弯时,系统使用陀螺仪测量角速度,以了解方向盘是否过大或不足,并主动对内轮或外轮施加适当的制动,以防止汽车驶离车道。
该系统主要安装在高端汽车上。在汽车MEMS市场中,压力表和加速度计仍然占据很大的份额(图14),但是随着对汽车安全性能要求的提高,尤其是在北美和欧洲,稳定性主控制系统的安装率正在稳步提高。
陀螺仪的市场增长率不断上升,大大快于前两个类别,预计到2011年将达到10%。

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