淺談MEMS陀螺儀技術是否可取代光纖陀螺儀技術?
發布時間:2018-07-31 責任編輯:lina
【導讀】MEMS陀螺儀也稱電子式陀螺儀,就是一塊芯片。 Iphone 4上的陀螺儀就是這種,主要作用是在GPS沒有信號時,通過陀螺儀的作用仍然能夠繼續精確導航。
MEMS陀螺儀也稱電子式陀螺儀,就是一塊芯片。 Iphone 4上的陀螺儀就是這種,主要作用是在GPS沒有信號時,通過陀螺儀的作用仍然能夠繼續精確導航。
MEMS陀螺儀即矽微機電陀螺儀,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裏奧利力。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製電路、接口電路、通信和電源於一體的完整微型機電係統。
mems陀螺儀的特點:
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,它主要特點是
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
MEMS是否取代光纖陀螺儀技術
光纖陀螺是繼激光陀螺巨大的進步,屬於兩光陀螺,利用Sagnac效(xiao)應(ying),用(yong)光(guang)程(cheng)差(cha)反(fan)算(suan)角(jiao)速(su)度(du),相(xiang)比(bi)激(ji)光(guang)陀(tuo)螺(luo),體(ti)積(ji)小(xiao),成(cheng)本(ben)低(di),精(jing)度(du)可(ke)達(da)千(qian)分(fen)之(zhi)一(yi),而(er)且(qie)沒(mei)有(you)活(huo)動(dong)部(bu)件(jian),可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao),獲(huo)得(de)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)主(zhu)要(yao)是(shi)北(bei)航(hang)和(he)浙(zhe)大(da)兩(liang)大(da)派(pai)係(xi),從(cong)業(ye)者(zhe)約(yue)30多家,技術已經開放,大多數精度也就十分之一的樣子,產業鏈已經向中西部轉移,民工都可以幹。但相比MEMS還是非常的貴,而且近千米的光纖繞成一坨,溫度係數、可靠性、抗衝擊、長儲都有問題,而且MEMS目前的精度已經是10和開環光纖相當,並且已經向1進發,所以在一些低端和短時應用非常考驗光纖從業者的粗大神經,而且MEMS小體積重量,低成本,芯片批量化,高可靠性等優勢非常明顯,但MEMS的精度10年內進入0.1有點困難,因此,在0.1到千分之一都可以是光纖的天下,短時間取代不了的。
光纖陀螺儀的工作原理
光纖陀螺儀的實現主要基於塞格尼克理論:當(dang)光(guang)束(shu)在(zai)一(yi)個(ge)環(huan)形(xing)的(de)通(tong)道(dao)中(zhong)前(qian)進(jin)時(shi),如(ru)果(guo)環(huan)形(xing)通(tong)道(dao)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)轉(zhuan)動(dong)速(su)度(du),那(na)麼(me)光(guang)線(xian)沿(yan)著(zhe)通(tong)道(dao)轉(zhuan)動(dong)的(de)方(fang)向(xiang)前(qian)進(jin)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)要(yao)比(bi)沿(yan)著(zhe)這(zhe)個(ge)通(tong)道(dao)轉(zhuan)動(dong)相(xiang)反(fan)的(de)方(fang)向(xiang)前(qian)進(jin)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)時(shi)間(jian)要(yao)多(duo)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)當(dang)光(guang)學(xue)環(huan)路(lu)轉(zhuan)動(dong)時(shi),在(zai)不(bu)同(tong)的(de)前(qian)進(jin)方(fang)向(xiang)上(shang),光(guang)學(xue)環(huan)路(lu)的(de)光(guang)程(cheng)相(xiang)對(dui)於(yu)環(huan)路(lu)在(zai)靜(jing)止(zhi)時(shi)的(de)光(guang)程(cheng)都(dou)會(hui)產(chan)生(sheng)變(bian)化(hua)。利(li)用(yong)光(guang)程(cheng)的(de)變(bian)化(hua),檢(jian)測(ce)出(chu)兩(liang)條(tiao)光(guang)路(lu)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)或(huo)幹(gan)涉(she)條(tiao)紋(wen)的(de)變(bian)化(hua),就(jiu)可(ke)以(yi)測(ce)出(chu)光(guang)路(lu)旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)速(su)度(du),這(zhe)便(bian)是(shi)光(guang)纖(xian)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。

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