首頁 > 新聞資訊 > 新聞資訊

MEMS慣性傳感器的發展概況

  從MEMS陀螺儀與加速度計研制成功至今,伴隨著MEMS技術的發展,MEMS陀螺儀與加速度計器件性能得到明顯的提高。

  1 國外MEMS陀螺儀發展歷程

  1954年,C.S史密斯發現了壓阻效應,為微型壓力傳感器的研制提供理論基礎。1967年,表面犧牲層工藝技術被提出,并在此基礎上具有高諧振頻率的懸梁技術被研制出。1989年,美國Draper實驗室研制出第一臺振動式微機電陀螺儀,這是慣性技術領域的一大變革;1993年,該實驗室研制出一種音叉線振動式微機電陀螺儀,將陀螺儀的發展向前邁出一大步。1997年,在美國加州大學伯克利分校,首個表面微機械的Z軸陀螺儀被設計出,其分辨率為1°/s。1999年,橫濱技術中心提出一種采用解耦設計的MEMS陀螺儀,其分辨率可達1°/h。2001年,美國Draper實驗室設計出一種單晶硅音叉式MEMS陀螺儀,溫度漂移為1°/(h/℃)。2002年,美國ADI公司研制出世界上第一款單片集成的商用陀螺儀ADXRS。2004年,德國的HSG公司設計出一款表面微機械的X軸陀螺儀,靈敏度為8mV/(°/s)。2006年,日本兵庫大學的K. Maenska報道了一種僅由一個帶電極的鋯鈦酸鉛棱柱體構成的新型的壓電振動固態微機械陀螺。2013年,法國電子與信息技術實驗室設計出一種采用了橫向懸掛設計的3D電容音叉陀螺。

  2 國外MEMS加速度計發展歷程

  20世紀60年代末,對MEMS加速度計的研究和開發工作開始啟動,主要研發單位為美國的Draper實驗室、斯坦福大學以及加州大學伯克利分校。20世紀70年代,綜合MEMS工藝與壓阻效應,出現了壓阻式加速度計,首次實現了MEMS加速度計的商業化。20世紀80年代末期,隨著表面MEMS工藝與傳感技術的結合,電容式MEMS加速度計得到迅速發展,并在汽車行業得到首次應用。1989年,美國的ADI公司研制出一款ADXL50加速度計,該加速度計有50g量程。自21世紀以來,隨著集成電路及計算機行業的迅速發展,MEMS加速度計更多應用于汽車安全氣囊,而且在手機、計算機等電子消費產業中發揮越來越重要的作用。未來MEMS加速度計將向著輕量化、高精度、經濟化的方向發展。

  3 國內MEMS慣性器件發展歷程

  我國的MEMS慣性器件的研究起步于20世紀90年代后期,自1995年起得到科技部、教育部、國家自然科學基金委員會等大力支持,國內的MEMS陀螺儀研制取得了顯著成果。1998年清華大學研制出全國第一個音叉式MEMS陀螺儀,其分辨率為3°/s。2006年,電子集團49所與俄羅斯應用物理研究所合作研制出分辨率為70°/h的陀螺。2010年,中國科學院傳感器技術國家重點實驗室報道了一種采用高對稱結構的微機械振動環型陀螺。2012年,臺灣大學的Chun-Wei Tsai等制作了具有寬驅動頻率的雙解耦微機械陀螺。經過20多年的發展,我國現有的技術已經形成從設計到生產、測試的一系列體系,國內眾多著名MEMS慣性器件公司的器件精度也有了顯著提高。

  MEMS慣性導航的關鍵技術

  MEMS慣性導航系統軟件設計方面主要是導航算法,包括初始對準、慣性解算及誤差補償等算法;其硬件設計方面主要包括電路及結構的設計、慣性導航傳感器(陀螺儀、加速度計)及導航計算機的選擇等。系統精度不僅與硬件相關,而且與軟件有很大關系。在目前硬件加工技術發展較慢的前提下,系統中誤差補償算法尤為重要。對于導航精度要求較高的應用,由于系統具有長航時的特點,MEMS慣性導航誤差易發散,多采用組合導航的方式來抑制慣性導航系統的誤差發散。本節主要介紹MEMS慣性傳感器的誤差分析與補償以及MEMS組合導航算法設計。


相關產品
麻豆视传媒短视频免费ios-免费一区二区无码东京热-欧美freesex黑人又粗又大-欧美熟妇大胆bbww