2009年国内外MEMS惯性传感器的现状和发展趋势 - 传感器MEMS-工控新闻

时间:2019-02-04 09:21:23 来源:敖汉旗门户网 作者:匿名
  

2009年国内外MEMS惯性传感器的现状和发展趋势

2010/1/29 15: 30: 52

资料来源:中国人民协会传感器分会副主席顾荣祥

MEMS技术最初是由Richard Pfeynman(1965年获得诺贝尔物理学奖)提出并于1959年构思出来的。1962年,硅微压力传感器被引入。

1979年,Roylance和Angell开始开发压阻式微加速度计。 1991年,科尔开始研发电容式微加速度计。

惯性传感器包括加速度计(或加速度计)和角速度传感器(陀螺仪)及其单,双和三轴组合IMU(惯性测量单元),AHRS(包括磁传感器的姿态参考系统)。

MEMS加速度计是测量传感质量的惯性力的传感器,并且通常由标准质量(传感元件)和检测电路组成。根据不同的传感原理,主要有压阻,电容,压电,隧道电流,谐振,热电耦合和电磁。

1998年,美国CSDL设计并开发了最早的MEMS陀螺仪。同年,Drapor Lab开发了另一种形式的MEMS陀螺仪。

MEMS陀螺仪是通过在通过基座(壳体)旋转振动质量时通过使用科里奥利效应来感测角速度的原理而制造的。

主要形式是框架驱动(内框架和外框架),梳齿驱动,电磁驱动等。

IMU称为MIMU,因为它是MEMS技术组合的微型惯性测量单元。它主要由三个MEMS加速度计和三个陀螺仪和求解电路组成。

AHRS是包括三个磁传感器的IMU,并且根据四元法计算以直接输出移动体的俯仰角,滚转角和航向角。作为消费电子产品,低精度MEMS惯性传感器主要用于手机,游戏机,音乐播放器,无线鼠标,数码相机,PD,硬盘保护器,智能玩具,计步器,防盗系统,GPS导航和其他便携式。由于基本测量功能,例如加速度测量,倾斜测量,振动测量甚至旋转测量,将要开发的消费电子应用将继续出现。

作为工业和汽车级产品,中间MEMS惯性传感器主要用于汽车电子稳定系统(ESP或ESC)GPS辅助导航系统,汽车安全气囊,车辆姿态测量,精密农业,工业自动化,大型医疗设备,机器人,仪器仪表,工程机械等

高精度MEMS惯性传感器,军用级和航空级产品,主要需要高精度,全温区和抗冲击指数。主要用于通信卫星无线电,导弹导引头,光学瞄准系统等稳定应用;飞机/导弹飞行控制,姿态控制,偏航阻尼和其他控制应用,以及中程导弹制导,惯性GPS导航和其他制导应用,远程飞机仪表,战场机器人等。

用于消费电子产品的MEMS惯性传感器的主要要求是低单价,小尺寸,窄温度范围,因此低精度要求,甚至功能性产品。加速度计重量轻,功耗低。一般测量范围为1~10g~50g,分辨率为2mg~10mg,陀螺仪一般测量范围为±300°/s,零点偏移为500°/h~1000°/h。因此,有些公司有产品没有给出零偏压指示或给出0.1°/s~0.5°/s。

目前,有许多公司可以生产MEMS加速度计,其中大部分是半导体,如ADI,Invensense,ST,Freescale,Sensor Dynamics,MSI(ICSensor),MEMSIC(中国无锡生产),VTI,Infine,欧洲。 MEMS Gyro的公司ADI,Knoix,ST,欧洲的Infine,Methes,日本的Murata,National,OKI,Fujitsu。 12月3日,中国上海申迪半导体有限公司发布了一款消费类MEMS陀螺仪,而一家无锡公司也在研发。(STMicroelectronics—— ST)

(VTI)

(MEMSIC)

工业级惯性传感器大多采用模块形式。对于工业级芯片级产品,必须对其进行处理,包括软件和硬件电路,以及对不同工业环境的适应性。其中大多数需要适中的价格,准确性必须更好。消费类应用加速度传感器的宽度范围为1~500g,分辨率为1mg~3mg,陀螺仪范围大多在250°/s以内,零点偏移为50°/h~200°/h。汽车级可用作工业应用的特殊产品。产品具有很高的可靠性要求,并且由于需求量大,单价低于一般工业要求。生产这些产品的公司包括BEI,ADI,Silicon Design,Honeywell,Delphi,MSI,Crossbow,Microstrain,Europe VTI,Colibry,Bosch,Sensonor,日本北陆电气,SSS以及中国西安中兴测量和控制。 。

(BEI)

(硅设计)

(中兴测控)

军用级或航空级MEMS惯性传感器具有高精度要求和宽工作温度范围(-45°至125°)。有些武器需要很强的抗冲击性(10000g到20000g)。它们比纤维和机械产品小。 。加速度计的宽度为1g~5000g,分辨率为0.1~1mg,甚至更高。陀螺仪范围需要20°/s至1000°/s的宽范围,高频响应,50Hz至1000Hz,以及1°/h至50°/h的零偏置稳定性。目前,制造商包括BEI,Crossbow,Silicon Design,Honeywell,Drapor,欧洲公司包括Xsens,Sorsonor,Colibry,BAE,日本有SSS公司,中国有西安中兴测控,电子26,航空704。1

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