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QMEMS陀螺仪结构及作业原理浅析

本站为您提供的QMEMS陀螺仪结构及工作原理浅析,在 现在常见的智能手机、游戏手柄等设备里面的是微机械陀螺仪(MEMS陀螺仪),MEMS陀螺仪利用科里奥利力—旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。通 过给径向上的电容板加震荡启动电压使物体做径向运动,横向的科里奥利力运动带来的电容变化,因为科里奥利力正比于角速度,所以测量电容的变化可以计算出角速度。

  在谈EPSON陀螺仪之前,先让咱们了解一下陀螺仪的原理和前史。

  早 期的陀螺仪是一种机械设备,首要部分是一个对旋转轴以极高角速度旋转的转子,转子装在一支架内;在经过转子中心轴XX1上加一内环架,那么陀螺仪就可盘绕 平面两轴作自在运动;然后,在内环架外加上一外环架;这个陀螺仪有两个平衡环,能够盘绕平面三轴作自在运动,便是一个完好的陀螺仪。

  

  图1:陀螺仪结构图

  在 现在常见的智能手机、游戏手柄等设备里边的是微机械陀螺仪(MEMS陀螺仪),MEMS陀螺仪运用科里奥利力—旋转物体在有径向运动时所遭到的切向力。通 过给径向上的电容板加震动发动电压使物体做径向运动,横向的科里奥利力运动带来的电容改变,因为科里奥利力正比于角速度,所以丈量电容的改变能够计算出角速度。

  

  图2:科里奥利力

  EPOSN陀螺仪选用了QMEMS陀螺仪,即石英晶体(QUARTZ)+微机械(MEMS)陀螺仪。所谓QMEMS是指那些对石英质料运用精细加工(光刻)技能,集结了机械、电子、光学、化学等相关的各种功用,具有高精度、高安稳性等附加价值的晶体元器件。

  以EPSON XV4001的两轴为例,如图所示:

  

  图3:EPSON XV4001

  经过切开时石英晶体为H,两边为振动臂,中心为零位输出,该结构可使陀螺仪两边振动臂相对照进行振动,再由检测臂精确检测承载的物体是否存在振动或滚动。当 角速度传感器相对安稳没有旋转时,两边振动臂相关于中心的数据作为参考值,当发作旋转时,因为晶体的压电效应两边振动臂关于中心,会呈现不同的偏转数值, 根据此偏转,由处理器计算出视点的数值经过通讯接口输出,用户直接会得到通讯接口送出来的视点数值。

  EPOSN之所 以挑选石英晶体(QUARTZ)+相似半导体MEMS的出产制程,首要是因为传统MEMS陀螺仪荡器结构十分复杂,包含了AD转换器、温度补偿电路、偏流电路等等,它最大的薄弱环节就在于其温度特性改变十分剧烈,陀螺仪检测规模约束在+/-2g左右;而QMEMS陀螺仪则选用石英晶体为元件,石英晶体硬度 及理化性质安稳,频率根本不随温度改变,由此发生的内部振动丢失也最小,QMEMS陀螺仪则能够将规模扩展至数百g左右。因而,QMEMS陀螺仪关于寻求 高精度、高安稳性的电子设备是十分合适的。

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