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时间:2020年07月31日 来源:

    惯性测量单元(Inertialmeasurementunit,简称IMU)被定义为“无需外部参考的可测量三维线运动及角运动的装置”,即测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。惯性测量单元IMU的组成部分IMU由三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺仪组成,加速度计用来检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号,而陀螺仪用来检测载体相对于导航坐标系的角速度信号、测量物体在三维空间中的角速度和加速度,并以此解算出物体的姿态。因此IMU在导航中有着很重要的应用价值。想象一个笛卡尔坐标系,形如下图所示,具有x轴、y轴和z轴,传感器能够测量各轴方向的线性运动,以及围绕各轴的旋转运动。这就是所有IMU的根本出发点,所有惯性导航系统都是据此而构建。加速度计加速度计测量加速度,利用的原理是a=F/M,测量物体的“惯性力”。加速度计在惯性参照系中用于测量系统的线加速度,但只能测量相对于系统运动方向的加速度(由于加速度计与系统固定并随系统转动,不知道自身的方向)。可以通过对加速度进行解算,求得角速度,但由于精度不高,不具有很好的使用价值。但是加速度计可以辅助陀螺仪进行角度解算。陀螺仪陀螺在惯性参照系中用于测量系统的角速率。河南官方mems芯片规格齐全

    现在我们可以使数以万计的MEMS芯片(有些工艺也会把集成电路芯片放在同一步骤加工)出现在了每一片wafer上面,如下图所示。这种批量生产(batchcess)的过程目前已经全自动化控制,隔离了人为因素,确保了每一个MEMS芯片之间的工艺误差可以得到严格的控制,从而提高了良品率。切片、封装之后,就成为了一个个的MEMS芯片。大部分的MEMS芯片和集成电路芯片是差不多的。纳米技术本身的优势。曾几何时,微米和纳米技术被称为了科技的代言词,但大部分人根本不理解微米和纳米技术是什么。其实对于MEMS传感器来讲,比较大的优势是体积和表面积的比数值小(体积:表面积)。我们都知道体积是跟长度的三次方,而面积是长度的二次方。所以把一个MEMS器件等比例缩小的结果就是体积:表面积会缩小,这样会使得MEMS器件的信噪比增加(也就是有好处)。云南厂家mems芯片值得信赖

MEMS芯片有1个比较关键的指标,尺寸,能在越小的尺寸上关键性能越优,其应用的场景越***也越有竞争力,也说明生产工艺和技术含量越高,MEMS是一个独立的智能系统,可大批量生产,其系统尺寸在几毫米乃至更小,其内部结构一般在微米甚至纳米量级,但每个公司的技术和生产能力决定了所能生产MEMS芯片的大小,也决定了其应用场景的范围。MEMS芯片是相通的,很多公司不止有一款MEMS芯片,一旦在制程和工艺上领先,其他产品是可以很快横向铺开。

    一般还内置有温度计进行实时的温度校准。汽车中的IMUIMU的应用IMU大多用在需要进行运动控制的设备,如汽车和机器人上,也被用于需要用姿态进行精密位移推算的场合,如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。与其他导航系统相比,惯导系统同时具有信息***、完全自主、高度隐蔽、信息实时与连续,且不受时间、地域的限制和人为因素干扰等重要特性,可在空中、水中、地下等各种环境中正常工作。例如,IMU的上述优势,在自动驾驶系统中表现的尤为明显。在自动驾驶系统中,IMU可作为其他传感器数据缺失时的有效补充。通过计算车辆的姿态(俯仰角和滚动角)、航向、速度和位置变化,IMU可用于填补GNSS信号更新之间的空白,甚至可在GNSS和系统中的其他传感器失效时,进行航位推算。因此,作为一个独立的数据源,IMU可用于短期导航,并验证来自其他传感器的信息。有人说,自动驾驶系统在定位领域的***一道防线是IMU,主要原因有三个:首先,IMU对相对和***位置的推演没有任何外部依赖,是一个类似于黑匣子的完备系统;相比而言,基于GPS的***定位依赖于卫星信号的覆盖效果,基于高精地图的***定位依赖于感知的质量和算法的性能,而感知的质量与天气有关,都有一定的不确定性。

    用加速度计就够了嘛,为什么一定要用陀螺仪呢?因为加速度计测量的物理量是比力,而非加速度,加速度是通过比力计算得到的。加速度计不能分辨出是地球引力还是运动外力。所以在被测量物体运动的时候将无法得到准确的倾角。这个时候陀螺仪就起作用了,因为陀螺仪对运动加速度不敏感。陀螺仪短时间内计算的角度很准确,但时间长了会产生累计误差,加速度计长时间内的稳定弥补了陀螺仪的短缺。加速度计在运动的情况下测量有误差,陀螺仪对运动不敏感。所以可以用两者的互补关系,来设计一个倾角传感器。那这里面怎么用到PID的性质呢?我们把加速度求得的角度θ作为目标量,我们把陀螺仪积分角度θgyro作为输出量。让陀螺仪角度跟随着加速度角度。设计PI跟随器,调节参数,让陀螺仪积分角度θgyro慢慢跟随加速度计算的角度θ。下图是计算周期为50ms时,kp=,ki=。角速度噪声±。加速度受到运动的影响,角度噪声为±2度。在0秒时以角速度10度/秒运动2秒,在2秒时角速度以-10度/秒运动4秒。下面是6s到10s的放大图。真实角度(蓝色)为-21度,陀螺仪积分角度(紫色)漂移了2度左右,加速度计计算角度(绿)噪声为±2度,组合角度(红。江苏口碑好mems芯片规格齐全

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    。MicroelectromechanicalSystems,这个让老美念起来都绕口的词,中文叫做“微机械机电系统”。MEMS的飞速发展,是因为传统机电工艺制成的驱动器和传感器,在体积、价格、产能上无法适应电子消费、工业界、科学研究乃至军工的需求。上世纪80年代末,随着集成电路工业的迅速发展,把驱动器和传感器和集成电路芯片集成在一起,就成为了科技发展的必然趋势,这也就促成了MEMS的诞生。【使用MEMS技术的好处】列举几个最重要的:原材料价格低廉,产量充足。大部分集成电路和MEMS的原材料是硅(Si),这个神奇的VI族元素可以从二氧化硅中大量提取出来。而二氧化硅是什么?说的通俗一点,就是沙子。沙子君在经历了一系列复杂的加工过程之后,就变成了单晶硅,长这个样子:这个长长的大柱子,直径可以是1inch(cm)到12inch(30cm),被切成一层层500微米厚的硅片(英文:wafer,和威化饼同词),长这个样子:批量生产-产能高,良品率高MEMS驱动器和传感器大部分都含有微机械机构。试想一下,我们要检测一个一微米长的弹簧移动了一纳米(微米尺度的悬臂梁在纳米尺度的范围内移动),这种加工精度在传统机械加工工艺上面是难以实现的。正因为有了MEMS技术。河南官方mems芯片规格齐全

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