淺談MEMS陀螺儀技術(shù) MEMS是否取代光纖陀螺儀技術(shù)
出處:電子發(fā)燒友網(wǎng) 發(fā)布于:2018-07-30 13:39:42
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(xù)導(dǎo)航。
MEMS陀螺儀即硅微機電陀螺儀,絕大多數(shù)的MEMS陀螺儀依賴于相互正交的振動和轉(zhuǎn)動引起的交變科里奧利力。MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)是指集機械元素、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統(tǒng)。
mems陀螺儀的特點:
MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理,將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號,其部件通過摻雜技術(shù)、光刻技術(shù)、腐蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)、封裝技術(shù)等批量生產(chǎn)的,它主要特點是
1. 體積小、重量輕,其邊長都小于 1mm,器件的重量僅為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 的沖擊。
4. 測量范圍大
MEMS是否取代光纖陀螺儀技術(shù)
光纖陀螺是繼激光陀螺巨大的進步,屬于兩光陀螺,利用Sagnac效應(yīng),用光程差反算角速度,相比激光陀螺,體積小,成本低,可達千分之一,而且沒有活動部件,可靠性高,獲得了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)主要是北航和浙大兩大派系,從業(yè)者約30多家,技術(shù)已經(jīng)開放,大多數(shù)也就十分之一的樣子,產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)向中西部轉(zhuǎn)移,民工都可以干。但相比MEMS還是非常的貴,而且近千米的光纖繞成一坨,溫度系數(shù)、可靠性、抗沖擊、長儲都有問題,而且MEMS目前的已經(jīng)是10和開環(huán)光纖相當(dāng),并且已經(jīng)向1進發(fā),所以在一些低端和短時應(yīng)用非常考驗光纖從業(yè)者的粗大神經(jīng),而且MEMS小體積重量,低成本,芯片批量化,高可靠性等優(yōu)勢非常明顯,但MEMS的10年內(nèi)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(xiàn)主要基于塞格尼克理論:當(dāng)光束在一個環(huán)形的通道中前進時,如果環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度,那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉(zhuǎn)動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動時,在不同的前進方向上,光學(xué)環(huán)路的光程相對于環(huán)路在靜止時的光程都會產(chǎn)生變化。利用光程的變化,檢測出兩條光路的相位差或干涉條紋的變化,就可以測出光路旋轉(zhuǎn)角速度,這便是光纖陀螺儀的工作原理。
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