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根据MEMS技能的新一代航空电子体系的完成

基于MEMS技术的新一代航空电子系统的实现-在航空电子行业以及其它同样具有高要求的应用中,基于上一代MEMS或其它惯性技术的传统解决方案在满足性能目标方面有目共睹。 然而,这些技术在降低成本和其它经济实用性方面却未取得重大突破。 新一代的航空电子系统承受着改善这些情况的压力,使设备制造商面临着需在无更优技术可选的情况下完成开发目标的挑战。 航空电子设备集成商目前所面对的是一个重大的两难处境,即维持性能不变的同时改善SWAP/成本。

  近几代MEMS技能可以为航空电子设备供给高度牢靠的功能,并大幅改进尺度、分量、功耗(SWAP)与本钱。

  在航空电子职业以及其它相同具有高要求的使用中,依据上一代MEMS或其它惯性技能的传统处理方案在满意功能方针方面众所周知。 但是,这些技能在降低本钱和其它经济实用性方面却未取得严重突破。 新一代的航空电子体系承受着改进这些状况的压力,使设备制造商面临着需在无更优技能可选的状况下完结开发方针的应战。 航空电子设备集成商现在所面临的是一个严重的两难境况,即坚持功能不变的一起改进SWAP/本钱。

  

  纵观现在整个电子职业的惯性MEMS元件,可以看出,这项技能可分为三大不同的使用方向。 相应的处理方案都源于这些首要使用范畴之一: 军事、轿车或消费电子。 数十年来,面向军事使用的技能一贯极为牢靠,但在SWAP和本钱方面并不灵敏。 面向消费电子的技能可以满意严苛的本钱要求,但在功能和耐用性方面作了可观的退让。 另一方面,面向轿车职业的技能针对严苛的方针专门对全部要害参数进行了优化:功能、耐用性、本钱、尺度、分量和功耗。 明显,各职业进一步开展的路线图/潜力都有极大的不同,参见图1。

  依据MEMS技能的新一代航空电子体系的完成(电子工程专辑)

  图1: ADI MEMS技能开始面向轿车要求,独有功能晋级,一起改进SWAP和本钱

  新一代航空电子渠道满意下文表1中的惯性检测体系标准:

  依据MEMS技能的新一代航空电子体系的完成(电子工程专辑)

  表1: 航空电子体系的要害惯性体系方针

  ADI MEMS技能可以满意这些要求的一个重要因素,就是其高度牢靠的四核陀螺仪检测结构,如图2所示。 此结构可按捺视点检测机制的冲击和振荡影响,用于航空电子、轿车、医疗和智能弹药项目中具有杰出的口碑。 两对反相谐振器的对称特性为非旋转输入供给了高共模按捺性,一起依托高谐振器和高解调频率(约18 kHz)供给超卓的带外信号按捺功能。 内核传感器可执行包含高于谐振频率扫描在内的牢靠线性加速度/振荡剖析,展现了其按捺这类搅扰的才干。

  依据MEMS技能的新一代航空电子体系的完成(电子工程专辑)

  图2:专利四核检测,具有业界抢先的冲击和振荡按捺功能

  除了安稳的传感器内核规划,传感器信号调度的杰出匹配与优化也相同重要。 根本作业原理是:传感器元件捕捉实在运动(即结构旋转),并将其转化为可丈量的电气信号(即电压)。 若不恰当留意带宽、时序、相位、采样速率、分辨率和其它漂移特性(比方温度和电压安稳性),则该转化操作和随后的处理可能会不行准确。 这些都有赖于高档、牢靠的传感器信号调度才干。 ADI将其专利的MEMS IP与业界抢先的信号处理才干相结合,然后在高功能MEMS范畴鹤立鸡群。

  ADI惯性丈量单元(IMU)处理了杂乱航空航天体系中惯性传感器的布置难题,此种布置有必要依托尺度各有不同的多种传感器类型才干正确辨认杂乱的运动。iSensor IMU集成高达10自由度的检测才干,供给悉数必要的对齐、校准、一阶传感器交融、出厂集成和测验。

  比方说,ADIS16485/8 IMU(图3)是现在航空电子体系所选用的6/10自由度传感器,满意全部功能和牢靠性方针(表2),SWAP优势高达一个数量级。

  依据MEMS技能的新一代航空电子体系的完成(电子工程专辑)

  图3:ADIS16485惯性丈量单元

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  表2. 航空电子体系功能演示: 让新一代产品更进一步,具有业界抢先的SWAP/本钱优势

  经历证,该MEMS技能优于FOG惯性技能。 最近咱们将一款ADI IMU与一款价值3万美元的FOG IMU进行了横向比照,成果表明高功能MEMS技能有明显前进,并且能到达与传统FOG体系类似的功能,在要害的SWAP/本钱参数方面的优势要高出一个数量级。 表3总结了这项职业研讨的成果,其间,要害的MEMS航向功能参数与价值3万美元的FOG器材的功能差异不到5%。

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  表3:ADI MEMS技能缩短了其与FOG和其他传统惯性技能的功能距离,且具有极大的经济优势

  在杂乱和恶劣条件下坚持要害功能

  MEMS IMU规划中有三项要害因素,可保证按捺振荡或其它外来信号输入的相关过错运动伪像。 不管在内核传感器元件、子体系规划或是信号处理中,规划要求在本质上都需求按捺全部搅扰运动,然后坚持杂乱运动条件下的信号完整性。 为了进一步增强功能,iSensor MEMS子体系在布置时针对每一条丈量轴均选用多个(四通道谐振器)传感器,其间两个传感器依据第二对传感器进行机械重定向,然后供给一阶体系性一般非旋转信号的消除才干和灵敏度(热、电和残留加速度灵敏度)。 为了保存内核传感器元件和子体系规划所完成的高功能,该器材以较高的数据速率进行数据处理(充分过采样)。

  这些器材的特性开发学习了多年的传感器、信号处理和使用经历,可满意器材在恶劣的航空电子、轿车和军事环境下的耐用性与功能要求。 现在内核传感器为第三代,产品出货量已超越1000万片,用于高度牢靠的高功能终端使用。

  ADIS16485 内核传感器处理元件将取得DO178/254 DAL-B认证。硬件与软件均遵从严厉的标准、规划、验证和认证流程,这些均严厉管理并处于装备操控之下。 ADI的内核惯性检测技能量产已有三十年,而依据现在和未来的航空电子、国防以及工业使用等范畴的规划需求,其ADIS1648X IMU系列估计产品生命周期将远在2030年之后。 一起,ADI进一步完善其功能抢先的SWAP和具有本钱优势的MEMS技能,将使用规模扩大到光纤和传统军事惯性检测范畴。

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