MEMS陀螺仪传感器

1、与传统的利用角动量守恒原理的陀螺仪相比，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。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。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，显然来，显然难上加难难上加难。为此，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陀螺仪在基于传统陀螺仪特性的基础上利用科里奥

2、利力来实现了设备的小型化。什么是科里奥利力呢？小型化。什么是科里奥利力呢？科里奥利力科里奥利力(Coriolis force)也就时常说的哥里奥利力、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，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

3、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。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，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陀螺仪利用科里奥利力(旋转旋转物体在径向运动时所受到的切向力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，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。产生反映，通过记录陀螺

4、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，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，陀螺仪通常安装有两个方向的可移动电容板，“径向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。利运动带来的电容变化。”这样，这样，MEMS陀螺仪内的陀螺仪内的“陀螺物体陀螺物体”在驱动下就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

5、驱动力差化的运动，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速度，所以由电容的变化便可以计算出MEMS陀螺仪的角速度。陀螺仪的角速度。一般的一般的MEMS陀螺仪由梳子结构的驱动部分陀螺仪由梳子结构的驱动部分 电容板形状的传感部分组成 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

6、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。 三轴陀螺仪MEMS细致结构200um尺度显微照 公开的公开的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，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。已被证明可以用微

7、机械加工技术大批量生产。 视频2iphone 4的MEMS陀螺仪传感器一经推出立即引起一场iphone4拥护者称陀螺仪的引进将使得运动感更加真实准确 口水大战反对者则坚称传统的加速度传感器已经足够，陀螺仪不过是吸引眼球的工具罢了。要分辨究竟孰是孰非我们还得从加速度传感器与陀螺仪传感器的差异说起。三轴陀螺仪（角速度）新的动作函数库陀螺仪+加速度感应 六轴感应重力旋转俯仰 偏航 横滚 即绕三个轴的自转完美游戏体验视频3為了滿足終端用戶的功能期待，必須使用三軸旋轉運動和三軸直為了滿足終端用戶的功能期待，必須使用三軸旋轉運動和三軸直線運動的資訊。一般常見的誤解是：要使手持系統具有運動處理線運動的資訊。

8、一般常見的誤解是：要使手持系統具有運動處理功能，工程師必須選擇加入一款陀螺儀或一款加速度計即可。確功能，工程師必須選擇加入一款陀螺儀或一款加速度計即可。確實，業界分析師曾提出這樣的問題，實，業界分析師曾提出這樣的問題，“哪一種產品將在運動感測哪一種產品將在運動感測器競賽中獲勝？器競賽中獲勝？” 事實上，要準確地描述線性和旋轉運動，設計者必須同時採用陀事實上，要準確地描述線性和旋轉運動，設計者必須同時採用陀螺儀和加速度計。單純使用螺儀和加速度計。單純使用陀螺儀陀螺儀的方案適用於的方案適用於需要高解析度和需要高解析度和快速反應快速反應的旋轉檢測；單純使用的旋轉檢測；單純使用加速度計加速度計的方案適用於的方案適用於具有固定具有固定的重力參考座標系的重力參考座標系、存在線性或傾斜運動，但旋轉運動被限制在存在線性或傾斜運動，但旋轉運動被限制在一定範圍內的應用一定範圍內的應用。但同時處理直線運動和旋轉運動時，就必須。但同時處理直線運動和旋轉運動時，就必須陀螺儀和加速