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加速度计和陀螺仪原理

MEMS加速度计原理技术成熟的MEMS加速度计分为三种:压电式、容感式、热感式。压电式MEMS加速度计运用的是压电效应,在其内部有一个刚体支撑的质量块,有

MEMS加速度计原理

技能老练的MEMS加速度计分为三种:压电式、容感式、热感式。压电式MEMS加速度计运用的是压电效应,在其内部有一个刚体支撑的质量块,有运动的情况下质量块会发生压力,刚体发生应变,把加速度转变成电信号输出。

容感式MEMS加速度计内部也存在一个质量块,从单个单元来看,它是规范的平板电容器。加速度的改动带动活动质量块的移动然后改动平板电容南北极的距离和正对面积,经过丈量电容改动量来核算加速度。Freescale的MMA7660FC这一款加速度计(3-Axis Orientation/Motion Detection Sensor),这一款芯片也是使用这一原理规划的。datasheet的第9页介绍了其作业原理:当芯片有向右的加速度时,中心的活动质量快相对于别的两块电容板向左移动,这两平行板电容器的电容就发生了改动,然后丈量出芯片运动的加速度。

热感式MEMS加速度计内部没有任何质量块,它的中心有一个加热体,周边是温度传感器,里边是密闭的气腔,作业时在加热体的效果下,气体在内部构成一个热气团,热气团的比重和周围的凉气是有差异的,经过惯性热气团的移动构成的热场改动让感应器感应到加速度值。

由于压电式MEMS加速度计内部有刚体支撑的存在,一般情况下,压电式MEMS加速度计只能感应到“动态”加速度,而不能感应到“静态”加速度,也便是咱们所说的重力加速度。而容感式和热感式既能感应“动态”加速度,又能感应“静态”加速度。

从上面的剖析中,咱们能够看到使用容感式和热感式加速度计进行定向时,加速度计测得的加速度里边包含重力加速度在各个轴上的重力重量和动态运动引起的加速度重量。因而,我觉得咱们在使用这一类加速度计进行定向时,必须将动态加速度去掉(较为困难);在进行检测芯片的运动时,必须将重力加速度的去掉。

我觉得假如咱们挑选用加速度计来进行定向的话,咱们能够考虑ST的LSM303DLH(5*5*1mm,0.83mA)这一款芯片。这一款芯片集成了测加速度和磁场的功用,完全能够满意咱们定向的需求

MEMS陀螺仪

MEMS陀螺仪使用科里奥利力——旋转物体在有径向运动时所遭到的切向力。假定旋转物体有径向速度Vr,那么将会发生切向科里奥利加速度.

从上面的公式中,咱们能够看到科里奥利加速度的巨细是正比于物体旋转的角速度。假如咱们在切向装置一个加速度计测出科里奥利加速度,那么咱们就能够直接得到物体旋转的角速度。

实践的MEMS陀螺仪的规划如下图。假如物体在圆盘上没有径向运动,科里奥利力就不会发生。因而,在MEMS陀螺仪的规划上,这个物体被驱动,不停地来回做径向运动或许震动,与此对应的科里奥利力便是不停地在横向来回改动,并有可能使物体在横向作细小震动,相位正好与驱动力差90度。MEMS陀螺仪一般有两个方向的可移动电容板。径向的电容板加震动电压迫使物体作径向运动(有点象加速度计中的自测试形式),横向的电容板丈量由于横向科里奥利运动带来的电容改动(就象加速度计丈量加速度)。由于科里奥利力正比于角速度,所以由电容的改动能够核算出角速度。

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