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微机电惯性传感器

/MEMS inertial sensor/
最后更新 2023-01-05
浏览 192
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采用微机电(MEMS)技术加工的一类惯性传感器,是MEMS器件的重要分支。

英文名称
MEMS inertial sensor
所属学科
航空宇航科学与技术

微机电惯性传感器包括MEMS加速度计和MEMS陀螺仪两大类,主要用于检测和测量载体的加速度和角速度等运动信息。微机电惯性传感器主要采用半导体工艺技术,适合大批量生产,具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高及易于集成等特点。

微机电惯性传感器通常由三部分组成:包括质量块、弹性梁、支撑结构等构成的敏感结构和驱动结构;驱动和检测放大电路;集成封装结构。可将作用于飞行器的加速度或角速度信息转变为质量块位移或应力、应变等物理量,由敏感结构识别并转换为电信号输出。

MEMS加速度计按照惯性检测质量的运动方式分为线加速度计和摆式加速度计,按敏感信号方式分为电容式加速度计、半导体压阻式加速度计、压电式加速度计、谐振式加速度计和隧道电流式加速度计等。

MEMS陀螺仪属于振动陀螺(VG),基本工作原理是利用科氏效应,使陀螺结构的驱动和检测两个振动模态之间产生能量转换,用于测量飞行器的角速度。按振动结构形式可分为旋转振动式陀螺和线振动式陀螺,按驱动方式可分为压电式驱动陀螺、静电式驱动陀螺和电磁式驱动陀螺等。

微机械惯性传感器在军民领域均具有广泛用途,低精度MEMS惯性器件主要应用于手机、智能玩具等消费电子产品,中精度MEMS惯性器件主要应用于汽车电子稳定系统、机器人等工业及汽车产品,高精度MEMS惯性器件主要应用于飞行器的航姿系统、制导炸弹、灵巧弹药等精确打击武器系统,及各种战术武器系统等军用产品。

  • 肯普 V.惯性MEMS器件原理与实践.张新国,译.北京:国防工业出版社,2016.
  • 董景新,赵长德,曹志锦,等.微惯性仪表-微机械加速度计.北京:清华大学出版社,2003.

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