彻底集成和校准的MEMS惯性传感器的呈现，或许是促进渠道安稳、工业机械运动操控、安全/监控设备、机器人、工业车辆导航和机械调相等范畴体系晋级的要害要素。
最近的传感器技能开展使得工业体系规划完成革命性的前进。惯性传感器可以改进体系功用的运用包含：渠道安稳、工业机械运动操控、安全/监控设备、机器人、工业车辆导航和机械调相等。这种传感器供给的运动信息非常有用，不仅能改进功用，而且能进步牢靠性、安全性并降低成本。
但是，要想取得这些优点，有必要战胜一些妨碍，由于许多工业运用处在恶劣的物理环境下，需求考虑温度、振荡、空间约束和其他要素的影响。就工程师而言，为了从传感器获取共同的数据，将其转化成有用的信息，然后在体系的时序和功耗预算内做出反响，工程师有必要具有多种技能范畴的常识和经历，而且遵从杰出的规划规范。
了解问题
来自惯性传感器的信息经过处理和积分后，可以供给许多不同类型的运动、方位和方向输出。每种类型的运动都涉及到一系列运用相关的杂乱要素，对此有必要加以了解。工业操控运用便是一个很好的比如，某种方式的指向或转向设备对这些运用非常有用。歪斜或视点检测常常是此类运用的中心使命，在最简略的典范中，机械气泡传感器便可满足需求。但是，在清晰传感器需求之前，有必要剖析终究体系的完好运动动力学特性、环境、寿数周期和牢靠性预期。假如体系的运动相对而言为静态，简略的视点传感器或许就满足了，但实践的技能决议方案取决于呼应时刻、冲击和振荡、尺度、整个寿数期间的功用漂移。此外，许多体系涉及到多种类型的运动（如旋转和加速度等），而且往往在多个轴上作业，这就需求考虑将多种类型的传感器结合在一同。
一旦知道正确的传感器类型和技能后，应战便转移到了解和终究补偿传感器对环境（温度、振荡、冲击、装置方位、时刻和其他变量）的反响。环境补偿涉及到额定的电路、测验、校准和动态调整，而每种类型的传感器，乃至每个传感器都是绝无仅有的，因而这又会带来补偿缺乏或过度的额定风险，除非工程师对传感器特性有着翔实的了解。终究这一点唆使许多规划工程师选用彻底集成的传感器处理方案，以便消除运用和施行进程中的妨碍。
惯性传感器：线性速率和角速率传感器
惯性传感器有多种类型。MEMS（微机电体系）传感器是最完善的传感器类型之一，现已使广泛的运用获益。15年前，MEMS线性速率传感器（加速度计）彻底改造了轿车安全气囊体系。自此以后，从笔记本硬盘维护到游戏操控器中更为直观的用户运动捕捉，各种共同的功用和运用得以完成。
依据谐振器陀螺仪的原理，MEMS结构也可供给角速率检测。两个多晶硅检测结构各含一个扰动结构，经过静电将扰动结构驱动到谐振状况，以产生必要的运动，然后在旋转期间产生科氏力。在各结构的两个外部极限处（与扰动运动正交）是可动指，放在固定指之间，构成一个容性捡拾结构来检测科氏运动。当MEMS陀螺仪旋转时，可动指的方位改变经过电容的改变进行检测，由此得到的信号被送入一系列增益宽和调级，产生电速率信号输出。某些状况下，该信号经转化后送入一个专有数字校准电路。
传感器内核周围的集成度和校准由终究功用要求决议，但在许多状况下，或许需求进行运动校准，以便完成最高的功用水平缓安稳性。
工业环境：集成信号调度和传感器处理
在工业商场上，比如振荡剖析、渠道校对、一般运动操控之类的运用需求高集成度和高牢靠度的处理方案，检测元件在许多状况下是直接嵌入到现有设备中。此外，还有必要供给满足的操控、校准和编程功用，使器材真实独立自足。一些运用典范包含：
•工业机械的状况监控：经过将传感器更深地嵌入机械内部，而且藉由传感器功用和嵌入式处理而更早、更准确地把握状况改变的痕迹，可以取得实在的效益。
•机器自动化：经过进步精度，而且愈加严格地将此信息与长途操控或编程设置的运动相关联，可以使自治或长途操控的精密仪器和机械臂愈加准确、高效。
•移动通讯和监控：无论是陆地、航空仍是海运交通工具，惯性传感器都有助于其完成安稳（天线和相机）和定向导航（运用GPS和其他传感器进行航位计算）。
工业检测商场反常纷乱多样，有必要经过集成嵌入式可调特性，如数字滤波、采样速率操控、状况监控、电源办理选项和专用辅佐I/O功用等，来支撑各种不同的功用、集成度和接口要求。在其他更杂乱的状况下，还需求选用多个传感器和多种类型的传感器。即便看起来很简略的惯性运动，例如仅限于一个或两个轴的运动，也或许需求一同选用加速度计和陀螺仪检测来补偿重力、振荡及其他不规则现象和影响。
传感器还或许具有穿插灵敏度，许多时分有必要对此进行补偿，即便无需补偿，至少也需求加以了解。此外，惯性传感器的功用指标存在许多不同的规范，这使得上述问题的处理愈加困难。当指定惯性传感器要求时，大都工业体系规划工程师首要关怀的是陀螺仪安稳性（随时刻产生的偏置预算），消费级陀螺仪一般不会阐明这一特性。假如传感器的线性加速度功用较差，那么即便0.003°/s的杰出陀螺仪偏置安稳性也或许毫无意义。例如，假定线性加速度特性为0.1°/s/g，在旋转±90°(1 g)的简略状况下，这将给0.003°/s的偏置安稳性添加0.1°的差错。加速度计一般与陀螺仪一同运用，以便检测重力影响，而且供给必要的信息来驱动补偿进程。
为了优化传感器功用并尽或许缩短开发时刻，需求深化了解传感器灵敏度和运用环境。校准方案可以针对影响最大的要素进行定制，然后削减测验时刻和补偿算法开支。面向详细运用的处理方案将恰当的传感器与必要的信号处理结合在一同，假如具有高性价比而且供给现成可用的规范接口，这些处理方案将能消除许多工业客户曩昔所面对的施行和出产妨碍。
运用加速度进行振荡剖析
在一些状况下，检测元件相对接近根本传感器输出端最佳，但在另一些状况下（例如经过振荡剖析进行状况监控），则需求添加相当多的处理进程才干完成所需的输出。环绕惯性传感器而构建的高集成度器材的典范之一是ADI公司的ADIS16227（图1），它是一款彻底自治的频域振荡监控器。此类器材或许不供给相对简略的g/mV输出，而是供给运用特定的剖析。就ADIS16227而言，其嵌入式频域处理、512点实值FFT和片上存储器可以辨认各种振荡源并进行归类，监控其随时刻的改变状况，并依据可编程的阈值做出反响。
图1. ADIS16227功用框图
检测和了解运动的才能简直对一切已设想到的运用都具有价值。大大都状况下，人们期望掌控一个体系产生的运动，运用该信息进步功用（呼应时刻、精度、作业速度等），增强安全性或牢靠性（体系在风险状况下关机），或许取得其他增值特性。但在某些状况下，不运动才是至关重要的，因而传感器可用来检测不需求的运动。这些特性或功用晋级往往是在现有体系上施行，考虑到终究体系的功耗和尺度明显已确认，或许有必要最小化，MEMS惯性传感器的小尺度和低功耗特性无疑极具吸引力。
某些状况下，这些体系的规划人员不是运动动力学方面的专家，因而，当决议是否进行体系晋级时，彻底集成和校准的传感器存在与否或许是最要害的要素。(end)
