MEMS陀螺仪.ppt

MEMS陀螺仪传感器MEMS简介市场观察发展报告说，MEMS市场在2007年增长百分之九，达到60亿美元，其中前30名制造商的收入总和有56亿美元，平均增长7个百分点。预计今年MEMS市场将增长11.1%，达到66.54亿美元。目前在汽车MEMS市场，压力计和加速度计还是占较大份额，但是随着对汽车安全性能要求越来越高，尤其是在北美和欧洲稳定性主控系统的安装率节节攀升，陀螺仪的市场增长率明显比前两类要快，在2011年预期达到10%。陀螺仪的功能陀螺仪的原理与传统的利用角动量守恒原理的陀螺仪相比，MEMS陀螺仪使用了不同的工作原理。传统的陀螺仪是一个不停转动的物体，其转轴的指向不随承载它的支架旋转而变化。要把这样一个不停转动的没有支撑的能旋转的物体用微机械技术在硅片衬底上加工出来，显然难上加难。

为此，MEMS陀螺仪在基于传统陀螺仪特性的基础上利用科里奥利力来实现了设备的小型化。什么是科里奥利力呢？科里奥利力(Coriolisforce)也就时常说的哥里奥利力、科氏力，它是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述，其来自于物体运动所具有的惯性，由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力就是这样的代表，地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。在北半球，从南向北流的河流，河水冲刷东岸；从北向南流的河流，河水冲刷西岸
MEMS陀螺仪是科里奥利力的最常见应用，MEMS陀螺仪利用科里奥利力(旋转物体在径向运动时所受到的切向力)，旋转中的陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。为了产生这种力，MEMS陀螺仪通常安装有两个方向的可移动电容板，“径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动，横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化。”这样，MEMS陀螺仪内的“陀螺物体”在驱动下就会不停地来回做径向运动或震荡，从而模拟出科里奥利力不停地在横向来回变化的运动，并可在横向作与驱动力差90°的微小震荡。这种科里奥利力好比角速度，所以由电容的变化便可以计算出MEMS陀螺仪的角速度。一般的MEMS陀螺仪由梳子结构的驱动部分以意法半导体的MEMS陀螺仪为例，其核心元件是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制运转(音叉机制的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动，当音叉开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号)。电机驱动部分通过静电驱动方法，使机械元件前后振荡，产生谐振，利用科里奥利力把角速率转换成一个特定感应结构的位移，两个正在运动的质点向相反方向做连续运动。只要从外部施加一个角速率，就会出现一个力，力的方向垂直于质点的运动方向。公开的MEMS陀螺仪均采用振动物体传感角速度的概念。利用振动来诱导和探测科里奥利力而设计的MEMS陀螺仪没有旋转部件、不需要轴承，已被证明可以用微机械加工技术大批量生产。现在广泛使用的MEMS陀螺（微机械）可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。并且MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势：
1、体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合，例如弹载测量等。
2、低成本。
3、高可靠性。内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长。
4、低功耗。
5、大量程。适于高转速大g值的场合。
6、易于数字化、智能化。可数字输出，温度补偿，零位校正等。案例分析：MEMS陀螺仪在消费电子产品的广阔应用在竞争剧烈的游戏和三维遥控市场，对更直观的基于动感的用户界面之需求不断增加。现在的运动传感器技术，因为在任天堂Wii和苹果iPhone上的成功而普及，主要基于三轴加速度计，它提供了基本的倾斜、横竖方向以及直线运动等的跟踪。其实MEMS陀螺仪离我们非常之近MEMS技术的大量运用是她的一大亮点，那么就让我们看看iPHONE4又带来什么惊喜！iphone4的MEMS陀螺仪传感器一经推出立即引起一场

在讲述二者的区别与联系之前让我们先看一段摘自苹果发布会的视频我们敬爱的乔布斯大叔将向我们展示陀螺仪的实际应用你熟悉又陌生的GsensorGsensor的局限陀螺儀與加速度計缺一不可应用于影像防震功能之陀螺仪