MEMS與機(jī)械陀螺儀有何不同?

不同的原理

MEMS陀螺儀是隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMS)等學(xué)科興起的第三代陀螺儀的代表，也是基于科里奧利振動(dòng)效應(yīng)和微納加工技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。

機(jī)械陀螺儀是第一代陀螺儀的代表，其工作原理是利用陀螺儀效應(yīng)，即旋轉(zhuǎn)物體的角動(dòng)量在空間中保持恒定的原理。

不同的結(jié)構(gòu)

MEMS陀螺儀傳感器通常由一個(gè)MEMS陀螺儀和一個(gè)信號(hào)處理器組成，MEMS陀螺儀采用MEMS技術(shù)制造一種微小的振動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)測(cè)量振動(dòng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向來(lái)確定其旋轉(zhuǎn)角速度，不需要旋轉(zhuǎn)部件，不需要軸承，已被證明可以用微加工技術(shù)量產(chǎn)。與機(jī)械式陀螺儀相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已成為應(yīng)用最廣泛的陀螺儀傳感器之一。ER-MG2-50/100以其微小的11 x 11 x 2毫米尺寸而聞名，設(shè)計(jì)用于北找，指向，初始對(duì)準(zhǔn)/陀螺儀工具，采礦/鉆井設(shè)備，武器/無(wú)人機(jī)發(fā)射系統(tǒng)，衛(wèi)星天線(xiàn)，目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)等，在測(cè)井儀器中。由于其高性能，ER-MG2-50/100還可用于高精度姿態(tài)測(cè)量，穩(wěn)定控制，定位，導(dǎo)航級(jí)MEMS IMU/ INS，土地測(cè)量/陸地移動(dòng)測(cè)繪系統(tǒng)，鐵路列車(chē)系統(tǒng)等。

機(jī)械陀螺儀通常由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子和固定支架組成，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與外部旋轉(zhuǎn)角速度成正比，通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)確定。它對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的要求比較高，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其精度受到多方面的制約。

不同的特征

MEMS陀螺儀傳感器具有精度高、響應(yīng)快、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比，現(xiàn)代mems陀螺儀更適合當(dāng)前市場(chǎng)的大需求。以ER-MG2-300/400高精度導(dǎo)航MEMS陀螺儀為代表，其偏置不穩(wěn)定性為0.01°/小時(shí)，能夠測(cè)量高達(dá)±400°/s的角速度，并具有符合模式3 SPI的數(shù)字輸出協(xié)議。角速率數(shù)據(jù)表示為24位字。它采用先進(jìn)的差分傳感器設(shè)計(jì)，消除了線(xiàn)性加速度的影響，能夠在存在沖擊和振動(dòng)的極端惡劣環(huán)境中工作，并且密封在陶瓷LCC表面貼裝封裝中，有效地保證了在5V電源和寬溫度范圍(- 45°C至+85°C)下的正常工作。機(jī)械式陀螺儀傳感器雖然也具有精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重、工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，已逐漸被其他類(lèi)型的陀螺儀傳感器所取代。

不同的應(yīng)用領(lǐng)域

尋北陀螺

作為現(xiàn)代生產(chǎn)中的新型MEMS陀螺儀，它解決了第一代和第二代陀螺儀體積大、質(zhì)量大、成本高的缺點(diǎn)，隨著精度和穩(wěn)定性的不斷提高，ER-MG2-50/100、ER-MG2-300/400具有體積小、功耗低、成本低、抗過(guò)載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、可集成等優(yōu)點(diǎn)，可嵌入到電子、信息和智能控制系統(tǒng)中。使系統(tǒng)體積和成本大大降低，整體性能大大提高。因此，在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。高精度微機(jī)械陀螺儀將應(yīng)用于導(dǎo)彈、航天、飛機(jī)等要求高精度的設(shè)備中，此外，對(duì)于現(xiàn)代新興的無(wú)人系統(tǒng)導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)、信息測(cè)繪、資源勘探等相關(guān)領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用前景。而機(jī)械陀螺儀作為陀螺儀的第一代產(chǎn)品由于現(xiàn)代市場(chǎng)需求的迅速增加，原有的工藝已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，所以機(jī)械陀螺儀在市場(chǎng)上逐漸淡化。

審核編輯 黃宇