微慣性傳感器

1、微慣性傳感器,微慣性傳感器,傳感器,信號(hào)處理,執(zhí)行器,MEMS是建立在微米/納米技術(shù)基礎(chǔ)上的21世紀(jì)前沿技術(shù)，對(duì)微米/納米材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造和控制。MEMS是多種學(xué)科的交叉融合，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，目前已成功地應(yīng)用于汽車(chē)、電子和軍事等行業(yè)。 美國(guó)：微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS） （MicroElectroMechanicalSystem） 歐洲：微系統(tǒng)技術(shù)（MST） （MicroSystemTechnology） 日本：微機(jī)械（Micromachine ）,MEMS簡(jiǎn)介,微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸,在微小尺寸範(fàn)圍內(nèi)，機(jī)械依其特徵尺寸可以劃分為1-10毫米的小型(Mini-)機(jī)械，1微米一1毫米的微型機(jī)械

2、以及1納米一1微米的機(jī)械。所謂微型機(jī)械從廣義上包含了微小型和納米機(jī)械，但並非單純微小化，而是指可批量製作的集微型機(jī)構(gòu)、微型感測(cè)器、微型執(zhí)行器以及介面信號(hào)處理和控制電路、通訊和電源等於一體的微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-Electronic Mechanical System-ME MS)或稱(chēng)為微機(jī)電系統(tǒng)。,MEMS的特點(diǎn),1.微型化:MEMS器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、回應(yīng)時(shí)間短 。 2 以硅為主要材料，機(jī)械電器性能優(yōu)良。 3. 大量生產(chǎn):用硅微加工工藝在一片矽片上可同時(shí)製造成百上千個(gè)微型機(jī)電裝置或完整的MEMS。批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。 4. 集成化:可以把不同功能、不

3、同敏感方向或致動(dòng)方向的多個(gè)感測(cè)器或執(zhí)行器集成於一體，或形成微感測(cè)器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起， 形成複雜的微系統(tǒng)。 5.多學(xué)科交叉:MEMS涉及電子、機(jī)械、材料、製造、資訊與自動(dòng)控制、物理、化學(xué) 和生物等多種學(xué)科，並集中了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。,微加速度計(jì)、微陀螺儀外觀,加速度微傳感器原理,加速度微傳感器一般利用敏感質(zhì)量快或震動(dòng)塊M來(lái)測(cè)量加速度。,1.壓阻式加速度微傳感器,懸臂梁式加速度微傳感器結(jié)構(gòu)圖,硅梁結(jié)構(gòu)圖,硅梁結(jié)構(gòu)圖,2.電容式加速度微傳感器,三軸式電容式加速度微傳感器,3.諧振式加速度傳感器,4.隧道式加速度微傳感器,5.伺服式加速度微傳感器,應(yīng)用,

4、1.傾斜測(cè)量和調(diào)平系統(tǒng) 2.慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng) 3.醫(yī)療器械 4.安全防撞系統(tǒng) 5.提高電梯車(chē)輛舒適性,4.安全防撞系統(tǒng),傳感器分辨率靈敏度要求較高，保證適時(shí)發(fā)出氣囊充氣的指令。,MEMS在汽車(chē)中的應(yīng)用,5.提高電梯車(chē)輛舒適性,提供安全與舒適的轉(zhuǎn)向架監(jiān)控 和診斷系統(tǒng)，改進(jìn)乘客舒適度的高速列車(chē)傾斜控制系統(tǒng)，磁懸浮列車(chē)的位置監(jiān)控，提供安全與維護(hù)的精準(zhǔn)列車(chē)定位和鐵路軌道監(jiān)控系統(tǒng)。,角速度微傳感器原理,大部分微機(jī)械陀螺都屬于振動(dòng)陀螺，利用一定的振動(dòng)質(zhì)量塊來(lái)檢測(cè)科氏力。,1.音叉式微機(jī)械陀螺,音叉式微機(jī)械陀螺是最為經(jīng)典的振動(dòng)陀螺結(jié)構(gòu)，兩音叉齒受驅(qū)動(dòng)以一個(gè)固定幅度進(jìn)行差分共振（第一模態(tài)），受基軸旋轉(zhuǎn)輸入角速度作用引起與垂直于驅(qū)動(dòng)方向的振動(dòng)（第二模態(tài)）。,微陀螺分類(lèi)按振動(dòng)結(jié)構(gòu),按振動(dòng)結(jié)構(gòu)分為線(xiàn)振動(dòng)陀螺和旋轉(zhuǎn)振動(dòng)陀螺。線(xiàn)振動(dòng)陀螺有正交線(xiàn)振動(dòng)結(jié)構(gòu)和非正交線(xiàn)振動(dòng)結(jié)構(gòu)。,線(xiàn)振動(dòng)陀螺,旋轉(zhuǎn)振動(dòng)陀螺,振動(dòng)輪式微機(jī)械陀螺,2.框架式微機(jī)械陀螺,外框驅(qū)動(dòng)式微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)示意圖,框架式微機(jī)械陀螺,內(nèi)框驅(qū)動(dòng)式微機(jī)械陀螺結(jié)構(gòu)示意圖,微慣性測(cè)量組合,對(duì)運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤和控制，是各種導(dǎo)航系統(tǒng)的重要內(nèi)容。利用陀螺儀可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的姿態(tài)或轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，利用加速度計(jì)可以測(cè)量加速度的變化。 陀螺儀可以保持對(duì)加速度對(duì)準(zhǔn)的方向進(jìn)行跟蹤，從而在慣性坐標(biāo)系中分辨指示的加速度。對(duì)加速度進(jìn)行