MEMS 陀螺儀

陀螺儀的發(fā)展歷史

最早的陀螺儀是根據(jù)牛頓的經(jīng)典力學(xué)原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的陀螺儀轉(zhuǎn)子來(lái)測(cè)量和計(jì)算運(yùn)動(dòng)載體的旋轉(zhuǎn)角速率。經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，人們根據(jù)不同的測(cè)量原理，研制出了測(cè)量精度不同的各種陀螺儀。根據(jù)不同的測(cè)量原理和發(fā)明，慣性技術(shù)的發(fā)展通常分為四代:

第一代:以牛頓經(jīng)典力學(xué)原理為基礎(chǔ)，典型代表為靜電陀螺儀和動(dòng)態(tài)調(diào)諧陀螺儀

第二代:以薩格納克效應(yīng)為基礎(chǔ)，以激光陀螺和光纖陀螺為典型代表

第三代:基于科里奧利振動(dòng)效應(yīng)和微納加工技術(shù)，典型代表為半球形諧振陀螺儀和MEMS陀螺儀

第四代:基于現(xiàn)代量子力學(xué)技術(shù)，典型代表是核磁共振陀螺儀和原子干涉陀螺儀

MEMS陀螺儀的應(yīng)用

MEMS陀螺儀是第三代陀螺儀的代表，MEMS隨著微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMS)等學(xué)科的興起，又基于科里奧利振動(dòng)效應(yīng)和微納加工技術(shù)，MEMS陀螺儀開(kāi)始出現(xiàn)。ER-MG2-50/100作為MEMS陀螺儀中的高精度陀螺儀，具有體積小、重量輕、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低廉、便于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，解決了第一代和第二代陀螺儀體積質(zhì)量大、成本高的缺點(diǎn)，精度和穩(wěn)定性不斷提高。它在陀螺儀市場(chǎng)占有重要地位，率先在汽車(chē)和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。隨著性能的進(jìn)一步提高，MEMS陀螺儀的應(yīng)用也已擴(kuò)展到工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域，使其在慣性系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域得到極大拓展。

MEMS陀螺儀的應(yīng)用領(lǐng)域

①無(wú)人系統(tǒng)

無(wú)人系統(tǒng)是具有一定自治和自我治理能力的無(wú)人控制系統(tǒng)，是人工智能、機(jī)器人技術(shù)與實(shí)時(shí)控制和決策系統(tǒng)相結(jié)合，通過(guò)使用慣性裝置和敏捷慣導(dǎo)技術(shù)，ER-MG2-300/400可以為無(wú)人系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的速度、位置和姿態(tài)信息。從而實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航定位和姿態(tài)控制。無(wú)人系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)、無(wú)人船、無(wú)人潛航器、機(jī)器人等多種無(wú)人平臺(tái)，其中無(wú)人機(jī)應(yīng)用最為廣泛。

②測(cè)繪

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)平臺(tái)、現(xiàn)代測(cè)繪參考系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施、航天遙感影像快速采集平臺(tái)、先進(jìn)野外測(cè)繪技術(shù)裝備、地理信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)與裝備、地理信息數(shù)據(jù)交換與傳輸服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等測(cè)繪裝備體系建設(shè)的完成，測(cè)繪行業(yè)已進(jìn)入信息化測(cè)繪階段。ER-MG2-50/100是信息測(cè)繪系統(tǒng)的重要支撐。除了傳統(tǒng)的測(cè)繪數(shù)據(jù)外，其他現(xiàn)代測(cè)繪方法都需要飛行控制系統(tǒng)或基于高精度慣性測(cè)量單元的光學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)的支持，以便于獲取飛行器動(dòng)態(tài)過(guò)程中的清晰圖像。

③資源勘探

在資源勘探中，主要用于測(cè)量井眼軌跡和鉆頭的實(shí)際位置，以保證井深達(dá)到預(yù)定位置。隨著石油資源勘探開(kāi)發(fā)的日益復(fù)雜，對(duì)精度更高、性能更可靠的石油傾角儀提出了更高的要求。慣性技術(shù)的應(yīng)用可以滿足這一需求。利用高精度、高分辨率的ER-MG2-300/400，在鉆井過(guò)程中精確測(cè)量斜角、方位角、工具面角等工程參數(shù)，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡和鉆頭位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

④交流——?jiǎng)討B(tài)

運(yùn)動(dòng)通信是指通過(guò)天線基座對(duì)天線進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使平臺(tái)與通信衛(wèi)星保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保證通信質(zhì)量。移動(dòng)通信分為車(chē)載、船用、機(jī)載和自動(dòng)便攜式電臺(tái)四大類(lèi)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于應(yīng)急通信、移動(dòng)辦公、電視直播、航空寬帶、商船通信、游艇、漁船等領(lǐng)域。ER-MG2-50/100作為慣性傳感器，是動(dòng)態(tài)通信的核心部件。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)慣性測(cè)量信息自動(dòng)控制天線的方位角、仰角和極化角，保證天線波束中心始終準(zhǔn)確指向衛(wèi)星，使系統(tǒng)在靜態(tài)、高速和動(dòng)態(tài)條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行，具有較高的機(jī)動(dòng)性和靈活性。它有一定的市場(chǎng)規(guī)模。

審核編輯 黃宇