MEMS惯性仪表技术发展趋势.pdf

2009年第3期导弹与航天运载技术NO．320o9
总第301期MISSILEANDSPACEVEHCILESumNo-301

文章编号：1004—7182(2009)03—0023—06
MEMS惯性仪表技术发展趋势

王巍，何胜
(中国航天时代电子公司，北京，100854)

摘要：近几十年来，随着微电子技术的发展和微机械加工设备的完善和精度的提高，以单晶硅、石英晶体等材料研制的
各种微型惯性仪表及其系统产品相继问世，它与传统的机械式惯性仪表相比，体积大为缩小，质量大为减轻，功耗大幅度降
低：采用微机械工艺，可以实现大批量生产，故价格低廉；如果采用与IC兼容的工艺方式，配套电路还可以和微敏感结构集
成一体化，MEMS惯性仪表具有可靠性高、承载能力强和测量范围大的特点；这些是传统机械式惯性器件无法比拟的。重点
概述了近年来国内外微机电加速度计、微机电陀螺仪及其系统应用技术的发展情况，探讨了MEMS惯性技术下一步发展趋势。
关键词：微机电；惯性技术；陀螺仪
中图分类号：V464文献标识码：A

DevelopmentofMEMSInertialInstrumentTechnology

gWeiHeSheng
(ChinaAerospaceTimesElectronicsCorporation，Beijing，100854)

Abstract：Duringthesedecades，withthedevelopmentoftechnologyinmicro—electronicsfieldaswellasthepromotionofthe

micro-machinedevicesinperformanceandprecision，theutilizationofmicroinertialinstrumentsandtheirsystemproductshavebeen

emerged．Comparedwithconventionalmachineinertialinstruments，theyhavetheadvantagesofsmallvolume，extremelyreduced

massandpowerwaste．Withtheutilizationofthemicro—machiningtechnics，thesemicroinertialinstrumentsareabletobeputinto

batchproduction，SOtheirpriceisinexpensive．Iftheirfabricatingprocessiscompatiblewiththeintegratedcircuit，theirservo

electronicsCallbealsopackagedwith曲emicrosensorychips．Microelectromechanismsystem(MEMS)inertialinstrumentshavethe

characteristicsofhighreliability，greatloadbearing，largemeasurementrange，whichaleunsurpassablebytheconventionalmachine

inertialinstruments．ThedevelopmentstatusofMEMSaccelerometerandMEMSgyroalesummarized，aswellastheapplication

technologyofthesesystemsathomeandabroad．ThefartherdirectionsofMEMSinertialtechnologydevelopmentarealsodiscussed．

KeyWords：Microelectromechanismsystem(MEMS)；Inertialtechnology；Gyroscope

0引言硅微加速度计具有广泛的应用前景。在军用上，
近20年来，尤其是近5年微机电(MEMS)惯性它不但可用在战术导弹上，还可以大批量地用在炮弹、
仪表及其系统技术取得了高速发展。因为其在军民两空投炸弹上，提高命中的准确度。在民用上，它可广
用领域具有广泛用途，引起许多发达国家的高度关注。泛用于工业自动控制、汽车、振动台等领域，如气囊
本文旨在研究MEMS惯性仪表及其系统技术的发展历应急传感器、安全带自动绷紧、振动传感器等。
程及现状，总结MEMS惯性技术的发展趋势，为中国由于硅加速度计的种类较多，根据将加速度的变
MEMS惯性技术的下一步发展寻求技术方向。化转化成何种物理量的变化的测量方法，把硅微加速
度计分成电容式、压阻式、电磁式、压电式等；按工