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MEMS陀螺仪和加速度计来预测在自由空间中的运动物体的位置

Colibrys已开发和供应不同的加速度计,其中包括专为中期高精度导航系统(IMU)和AHRS设计的。 整体长期偏置稳定性约5mg的 MS9010.D 和 MS9005.D 为标准AHRS提出了一个最佳的性价比。它们致力于一般援助导航,包括小型喷气机、飞机、备份解决方案和无人驾驶飞行器(UAV)。这也是应用在冲击和振动的恶劣环境下最好的解决办法。
关键词: MEMS 陀螺仪 加速度计
时间:2012-12-22 18:13 来源:物联网在线 作者:网络 点击:

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MEMS在中期精确到导航系统中的应用

Colibrys已开发和供应不同的加速度计,其中包括专为中期高精度导航系统(IMU)和AHRS设计的。 整体长期偏置稳定性约5mg的 MS9010.D 和 MS9005.D 为标准AHRS提出了一个最佳的性价比。它们致力于一般援助导航,包括小型喷气机、飞机、备份解决方案和无人驾驶飞行器(UAV)。这也是应用在冲击和振动的恶劣环境下最好的解决办法。

介绍
    中期高精度导航系统(IMU)、AHRS和控制系统的需要陀螺仪和加速度计来预测在自由空间中的运动物体的位置。加速度计用于完成初始化和纠正在移动中的陀螺仪的漂移。
特性
− ±1g 至 ±200g 测量范围
− 长期的偏置稳定性
− 低整流差错
− 超小型20引脚LCC陶瓷封装密封
(8.9mm x 8.9mm) 
− 恶劣环境
− 小尺寸
− 符合RoHS标准的无铅焊接工艺和SMD贴装

在这里我们主要比较±10g的Colibrys加速度计MS9010.D和RS9010的主要参数。目前正开发的方向,主要是以支持系统设计师和作为最佳加速度计选择的指引。对四个主要参数进行了比较,包括偏置重复性、尺度因素、非对准轴误差和振动整流差错。RS9010.A有优于5mg的长期偏置重复性,而一开始的RS9010.A样品仅优于1.5mg。MS9010.D的尺度因素重复性达到400ppm,而RS9010.A是150ppm。此外,RS9010.A的振动整流差错可能优于100µg/g²。 
Colibrys考虑的各类需求,为AHRS厂家提供了大量的加速度计的选择,从标准MS9010.D和MS9005.D,它们有最好的性价比能比,到后来RS9010.A,作为高性能系统的最佳选择。量程范围也有±2g到±200g之间各种选择。
    惯性加速度计选择上主要的产品差异是长期偏置重复性、尺度因子稳定性和非对准轴误差。这些参数非常重要,因为任何偏移的输出信号将随时间推移集成两次,以确定位置。对一个飞行物体来说,高加速度飞行几分钟,这可能转化成一个很大的位置误差。此外,很多
时候根据经验安装的加速度计,其所在的环境会有一些由于临近发动机或任何其他来源的振动。振动传感器的输出信号的影响被称为振动整流差错。对于许多应用,产品具有非常低外部振动敏感性是最为重要的。
    Colibrys数年来已有MS8010.D和更新的MS9010.D和MS9005.D用于中期高精度导航系统和AHRS应用程序的标准。其总长期偏置稳定性为±10g优于7.5mg,±5g优于3.75mg,同时尺度因子重复性优于400ppm。图1显示了MS9000.D各种量程一年偏置稳定性的测量结果。
    MS9000已经清楚地显示出优良的抗冲击性能,长期冲击稳定性和许多棘手于冲击和易于操作的应用中的使用能力。甚至还开发了专用于抗冲击(20'000g)的(HS8000和HS9000)。
应用说明
RS9010 加速度计 
    为了应对新的高端要求,Colibrys目前正在开发一个新的技术平台,被称为IRIS™。它由一种新型的MEMS传感元件,开环ASIC和一个温度传感器,安置在标准20引脚的LCC封装内。RS9010.A​​是一个±10g额加速度计,为精度高、中量程的AHRS设计和制造的。
IRIS™技术包括三个主要的改进:新的MEMS传感器设计,MEMS装配技术和电子界面的改善。新的MEMS元件是专为获取高的偏置和尺度因子稳定性而设计的。这已通过对物理和力学传感元件的了解,对促进机制漂移的分析,然后设计能抵抗这些机制的传感器取得了成功。IRIS™使用了MEMS的最新的制造技术,如DRIE和硅熔融键合技术(SFB)。这些都成就了统一和高度可预测的制造工艺,具有产量高,可重复度高的结果。
    以下四个数表显示了RS9010.A​​加速度计的前期表现。我们可以看到,冲击和长时间老化后的总偏置的漂移包括滞后,优于1.5mg。尺度因子的稳定性低于150ppm。此外,RS9010.A的振动整流差错堪比机电(Q-Flex型)的规格。这些综合性能确保了 RS9010.A 是未来最适合高性能AHRS的选择之一。
    这几个图表清楚地表明,RS9010.A相比​性能优越的​MS9010.D,产品的性能有确实的提高。下面的几张图表,将进一步说明在整个温度范围内,改进性能的RS9010.A的长期温度系数​​,并提出了长期稳定的改进性能。
    

UAV的案例
目前正在开发中的RS9010.A,长期偏置重复性总体目标为1.5mg,已经显示出出色的振动整流特性,其值将会低于100µg/g²(10g产品)。这些性能验证了RS9010.A是未来的高精度AHRS应用的最佳选择之一,如无人机、大型民用飞机、直升机和陆路或海上航行,或任何中期精度低g导航系统(IMU)。

(责任编辑:ioter)
 

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