德國(guó)西克SICK慣性傳感器相關(guān)介紹:
最近的傳感器技術(shù)發(fā)展使得機(jī)器人和其他工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了革命性的進(jìn)步,。除了機(jī)器人以外，慣性傳感器有可能改善其系統(tǒng)性能或功能的應(yīng)用還包括：平臺(tái)穩(wěn)定、工業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制,、安全/監(jiān)控設(shè)備和工業(yè)車(chē)輛導(dǎo)航等,。這種傳感器提供的運(yùn)動(dòng)信息非常有用，不僅能改善性能,，而且能提高可靠性,、安全性并降低成本。
然而,，要想獲得這些好處,，必須克服一些障礙，尤其是許多工業(yè)應(yīng)用處在惡劣的物理環(huán)境下,，必須考慮溫度,、震動(dòng)、空間限制和其他因素的影響,。對(duì)工程師而言,，為了從傳感器獲取一致的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有用的信息,，然后在系統(tǒng)的時(shí)序和功耗預(yù)算內(nèi)做出反應(yīng),，工程師必須擁有多種技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并且遵循良好的設(shè)計(jì)規(guī)范,。
了解問(wèn)題
來(lái)自慣性傳感器的信息經(jīng)過(guò)處理和積分后,，可以提供許多不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng),、位置和方向輸出。每種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)都涉及到一系列應(yīng)用相關(guān)的復(fù)雜因素,，對(duì)此必須加以了解,。工業(yè)控制應(yīng)用就是一個(gè)很好的例子，某種形式的指向或轉(zhuǎn)向設(shè)備對(duì)這些應(yīng)用十分有用,。傾斜或角度檢測(cè)常常是此類(lèi)應(yīng)用的核心任務(wù),，機(jī)械氣泡傳感器便可滿(mǎn)足需要。然而,，在明確傳感器需求之前,，需要分析最終系統(tǒng)的完整運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特性、環(huán)境,、壽命周期和可靠性預(yù)期,。
如果系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)而言為靜態(tài)，簡(jiǎn)單的角度傳感器可能就足夠了,，但實(shí)際的技術(shù)決策取決于響應(yīng)時(shí)間,、沖擊和震動(dòng)、尺寸,、整個(gè)使用壽命期間的性能漂移,。此外，許多系統(tǒng)涉及到多種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)（如旋轉(zhuǎn)和加速度等）,，而且往往在多個(gè)軸上工作,，這就需要考慮將多種類(lèi)型的傳感器結(jié)合在一起。
一旦知道正確的傳感器類(lèi)型和技術(shù)后,，挑戰(zhàn)便轉(zhuǎn)移到了解和最終補(bǔ)償傳感器對(duì)環(huán)境（溫度,、震動(dòng)、沖擊,、安裝位置,、時(shí)間和其他變量）的反應(yīng)。環(huán)境補(bǔ)償涉及到額外的電路,、測(cè)試,、校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)調(diào)整，而每種類(lèi)型的傳感器,，因此這又會(huì)帶來(lái)補(bǔ)償不足或過(guò)度的額外風(fēng)險(xiǎn),，除非工程師非常了解傳感器特性。最后這一點(diǎn)驅(qū)使許多設(shè)計(jì)工程師采用集成的傳感器解決方案,，以便消除運(yùn)用和實(shí)施過(guò)程中的障礙,。
線(xiàn)性速率抑或角速率
慣性傳感器有多種類(lèi)型。MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器是最完善的傳感器類(lèi)型之一，已經(jīng)使眾多應(yīng)用受益,。15年前,，MEMS線(xiàn)性加速度傳感器（加速度計(jì)）革新了汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)。自此以后,，從筆記本電腦硬盤(pán)保護(hù)到游戲控制器中更為直觀的用戶(hù)運(yùn)動(dòng)捕捉,，功能和應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)諧振器陀螺儀的原理,，MEMS結(jié)構(gòu)也可提供角速率檢測(cè),。兩個(gè)多晶硅檢測(cè)結(jié)構(gòu)各含一個(gè)“擾動(dòng)框架"，通過(guò)靜電將擾動(dòng)框架驅(qū)動(dòng)到諧振狀態(tài),，以產(chǎn)生必要的運(yùn)動(dòng),，從而在旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生科氏力。在各框架的兩個(gè)外部極限處（與擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)正交）是可動(dòng)指,，放在固定指之間,，形成一個(gè)容性撿拾結(jié)構(gòu)來(lái)檢測(cè)科氏運(yùn)動(dòng)。當(dāng)MEMS陀螺儀旋轉(zhuǎn)時(shí),，可動(dòng)指的位置變化通過(guò)電容變化進(jìn)行檢測(cè),，由此得到的信號(hào)送入一系列增益和解調(diào)級(jí)，產(chǎn)生電速率信號(hào)輸出,。某些情況下,，該信號(hào)還會(huì)經(jīng)轉(zhuǎn)換，送入一個(gè)專(zhuān)有數(shù)字校準(zhǔn)電路,。
傳感器內(nèi)核周?chē)募啥群托?zhǔn)由最終性能要求決定，但在許多情況下,，可能需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn),，以便實(shí)現(xiàn)最高的性能水平和穩(wěn)定性。
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