什么是陀螺仪传感器,陀螺仪传感器工作原理及应用

  • 藤仓自动化
  • 2021-05-11 17:31
  微机电系统,通常称为MEMS,是非常小的机电设备的技术。MEMS技术的进步帮助我们开发了多功能产品。现在,许多机械设备(如加速度计,陀螺仪等)都可以与消费类电子产品一起使用。MEMS技术可以做到这一点。这些传感器的包装方式与其他IC相似。加速度计和陀螺仪相互补充,因此它们通常一起使用。加速度计测量物体的线性加速度或方向运动,而陀螺仪传感器测量物体的角速度或倾斜或横向方向。还提供用于多轴的陀螺仪传感器。
  一、什么是陀螺仪传感器?
 
  陀螺仪传感器是一种可以测量和维持物体的方向和角速度的设备。这些比加速度计更先进。这些可以测量物体的倾斜度和横向方向,而加速度计只能测量线性运动。陀螺仪传感器也称为角速度传感器或角速度传感器。这些传感器安装在人类难以感知物体方向的应用中。角速度以每秒度数为单位,是单位时间内对象旋转角度的变化。
 
  二、陀螺仪传感器的工作原理
 
  除了感应角速度,陀螺仪传感器还可以测量物体的运动。为了获得更强大,更准确的运动感应,在消费类电子产品中,陀螺仪传感器与加速度计传感器结合使用。取决于方向,有三种类型的角速率测量。偏航-从上方看物体时在平面上的水平旋转,俯仰-从正面看物体时的垂直旋转,滚动-从正面看物体时的水平旋转。
 
  陀螺仪传感器中使用了科里奥利力的概念。在该用于测量角速度的传感器中,传感器的旋转速度被转换成电信号。通过观察振动陀螺仪传感器的工作原理可以了解陀螺仪传感器的工作原理。该传感器由内部振动元件组成,该内部振动元件由晶体材料制成,呈双T型结构。该结构在中央包括一个固定部分,在该固定部分上连接了“传感臂”,并在两侧都安装了“驱动臂”。
 
  该双重T形结构是对称的。当在驱动臂上施加交变振动电场时,会产生连续的横向振动。由于驱动臂是对称的,因此当一只手臂向左移动时,另一只手臂向右移动,从而消除了泄漏的振动。这样可将静止部分保持在中心,而感应臂保持静止。当外部旋转力施加到传感器上时,驱动臂会产生垂直振动。这导致驱动臂在上下方向上振动,由此,旋转力作用在中央的固定部分上。
 
  静止部分的旋转导致传感臂的垂直振动。这些在感应臂中引起的振动被测量为电荷的变化。此更改用于测量作为角度旋转施加到传感器的外部旋转力。
 
  三、陀螺仪传感器的种类
 
  随着技术的进步,正在制造出高度准确,可靠和微型的设备。通过集成陀螺仪传感器,可以在3D空间中更精确地测量方向和运动。陀螺仪也可提供不同尺寸和不同性能的陀螺仪。
 
  根据其大小,陀螺仪传感器分为小尺寸和大尺寸。从大到小,陀螺仪传感器的层次结构可以列为环形激光陀螺仪,光纤陀螺仪,流体陀螺仪和振动陀螺仪。
 
  体积小且更易于使用振动陀螺仪最为流行。振动陀螺仪的精度取决于传感器中使用的固定元件材料和结构差异。因此,制造商正在使用不同的材料和结构来提高振动陀螺仪的精度。
 
  (1)振动陀螺仪的类型
 
  对于压电换能器,传感器的固定部分使用晶体和陶瓷等材料。对于像双T型结构这样的晶体材料结构,使用音叉和H形音叉。当使用陶瓷材料时,选择棱柱形或圆柱状结构。振动陀螺仪传感器的特性包括比例因子,温度-频率系数,紧凑的尺寸,抗冲击性,稳定性和噪声特性。
 
  (2)移动中的陀螺仪传感器
 
  为了促进良好的用户体验,如今,智能手机已嵌入各种类型的传感器。这些传感器还提供有关周围环境的电话信息,还有助于延长电池寿命。
 
  四、陀螺仪传感器的应用
 
  1、陀螺仪传感器用于多种应用。环形激光陀螺仪用于飞机和信号源航天飞机,而光纤陀螺仪则用于赛车和汽艇。
 
  2、振动陀螺仪传感器用于汽车导航系统,车辆的电子稳定控制系统,移动游戏的运动感测,数码相机中的相机抖动检测系统,无线电遥控直升机,机器人系统等…
 
  3、陀螺仪传感器在所有应用中的主要功能是角速度感测,角度感测和控制机制。可以使用基于陀螺仪传感器的光学图像稳定系统来补偿相机中的图像模糊。
 
  4、通过了解他们的行为和特征,开发人员正在设计许多高效且低成本的产品,例如基于手势的无线鼠标控制,轮椅的方向控制,使用手势命令控制外部设备的系统等。
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