sssj微機(jī)電系統(tǒng)陀螺儀介紹

陀螺儀（角速率傳感器）用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度（角速度）。
如果旋轉(zhuǎn)軸是固定的，則可以通過(guò)在旋轉(zhuǎn)軸上安裝轉(zhuǎn)速表或電位器來(lái)獲得角度或角速度，但是在空間中移動(dòng)的物體（飛機(jī)，輪船，汽車(chē)等）沒(méi)有旋轉(zhuǎn)軸并且可以自由移動(dòng)，因此無(wú)法使用轉(zhuǎn)速表和電位器。 在此類(lèi)應(yīng)用中，陀螺儀用于了解角度或角速度。

硅傳感陀螺儀是一種具有無(wú)與的結(jié)構(gòu)的陀螺儀，其中使用MEMS技術(shù)制造的硅環(huán)形諧振器被共振振動(dòng)，角速度由那里產(chǎn)生的科里奧利力獲得（詳細(xì)機(jī)制如下所述）。

自1998年成功開(kāi)發(fā)MEMS型陀螺儀以來(lái)，Silicon Sensing已經(jīng)向全球發(fā)布了超過(guò)2000萬(wàn)種產(chǎn)品，并繼續(xù)使用至今。 目前，Silicon Senseness已經(jīng)將兩種類(lèi)型的MEMS陀螺儀商業(yè)化：（1）使用PZT技術(shù)的小型化MEMS陀螺儀系列，以及
（2）使用電磁感應(yīng)技術(shù)的高精度MEMS陀螺儀系列

，在MEMS中擁有最高的性能。

硅傳感陀螺儀機(jī)理（電磁感應(yīng)型）

圖1

圖2

硅傳感生產(chǎn)的陀螺儀基于使用MEMS-DRIE技術(shù)創(chuàng)建的硅環(huán)。
這個(gè)硅環(huán)通過(guò)一個(gè)叫做Leg的柱子（圖2）以浮動(dòng)形式固定在空間中，并且發(fā)生共振振蕩（圖1），由于洛倫茲力使環(huán)變形為橢圓形。
在硅環(huán)上形成驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極，通過(guò)電流通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極產(chǎn)生位移，利用位移產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)形成回路，始終以相同的頻率和幅度驅(qū)動(dòng)。

圖3

圖4

圖3顯示了在沒(méi)有角速度輸入的情況下執(zhí)行諧振振蕩的環(huán)的示意圖。
環(huán)重復(fù)“水平拉伸←→垂直”的橢圓變換，但藍(lán)點(diǎn)不動(dòng)。
圖4是當(dāng)角速度施加在該狀態(tài)下時(shí)，科里奧利力作用在每個(gè)振蕩點(diǎn)上，因此振動(dòng)變?yōu)榍€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
這也會(huì)導(dǎo)致藍(lán)點(diǎn)移動(dòng)，因此通過(guò)檢測(cè)這種運(yùn)動(dòng)，可以確定角速度。

通用MEMS型陀螺儀傳感器可以利用MEMS的特性，以緊湊且廉價(jià)的方式制造，但另一方面，如果固定支點(diǎn)受到振動(dòng)等的影響，則MEMS的共振振動(dòng)可能會(huì)受到外部振動(dòng)的干擾，從而導(dǎo)致角速度輸出不正確。
但是，在環(huán)形的情況下，環(huán)的振動(dòng)很少受到外部振動(dòng)的干擾，可以實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)抗振動(dòng)和沖擊性的傳感器。
此外，通過(guò)設(shè)計(jì)上述支腿形狀，還獲得了出色的溫度特性性能。