在蘋果的iPhone4手機(jī)面市前，有多少人了解MEMS技術(shù)，了解MEMS產(chǎn)品？相信除了專業(yè)人士，了解的人不多。
隨著iPhone4的暢銷，由于iPhone4里面有MEMS陀螺儀，喜歡游戲的人馬上就有了與以往不同的感受，游戲更加逼真。
繼第一個(gè)在手機(jī)中使用MEMS加速度計(jì)，蘋果再次第一次將MEMS陀螺儀用于手機(jī)中，給用戶帶來多重享受。
為了滿足工業(yè)、軍用和 醫(yī)療設(shè)備的要求精度極高的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和控制，來支持穩(wěn)定或?qū)Ш綉?yīng)用，近期ADI推出了兩款戰(zhàn)術(shù)級(jí)MEMS陀螺儀--ADIS16136戰(zhàn)術(shù)級(jí) iSensor®數(shù)字 MEMS 陀螺儀、ADIS16488戰(zhàn)術(shù)級(jí)10自由度iSensor® MEMS IMU。
新款戰(zhàn)術(shù)級(jí)（零偏穩(wěn)定度低于10°/小時(shí)）iSensor MEMS 陀螺儀，無需用戶配置就能產(chǎn)生精密準(zhǔn)確的速率檢測(cè)數(shù)據(jù)，使得快速開發(fā)平臺(tái)穩(wěn)定控制、導(dǎo)航、機(jī)器人、醫(yī)療儀器儀表等對(duì)精度要求非常高的應(yīng)用成為可能。
尤其要提到的是ADIS16488集成了一個(gè)三軸陀螺儀、一個(gè)三軸加速度計(jì)、一個(gè)三軸磁力計(jì)和一個(gè)壓力傳感器，據(jù)悉性能甚至超過傳統(tǒng)軍用級(jí)IMU，完美體現(xiàn)了ADI的獨(dú)特工藝和技術(shù)。
以前受制于成本和尺寸，一直以來MEMS陀螺儀只在軍用設(shè)備、航天裝備、飛機(jī)導(dǎo)航定位以及汽車、醫(yī)療、環(huán)境等非價(jià)格敏感設(shè)備上使用。大家對(duì)MEMS知之甚少。
近年來，隨著制造工藝的成熟，核心ASIC設(shè)計(jì)的改良以及封裝技術(shù)的突破，價(jià)格和尺寸不斷下降，MEMS陀螺儀開始進(jìn)軍消費(fèi)電子市場(chǎng)，并且在消費(fèi)類電子產(chǎn)品和玩具，如數(shù)碼相機(jī)、遙控飛機(jī)、懸浮飛碟、平衡機(jī)車中使用。
2010年蘋果在iphone4上率先采用了MEMS陀螺儀，標(biāo)志著MEMS陀螺儀正式進(jìn)入了手機(jī)這一全球最大消費(fèi)應(yīng)用市場(chǎng)。
正是由于蘋果在手機(jī)中使用MEMS器件，人們才開始真正認(rèn)識(shí)MEMS慣性器件。
事實(shí)上，MEMS技術(shù)發(fā)展有很多年了。MEMS在當(dāng)今世界上有著許多至關(guān)重要的應(yīng)用。
MEMS壓力傳感器是第一類批量應(yīng)用的產(chǎn)品，用于負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)以億計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管和輪胎的壓力。
MEMS加速度計(jì)在20世紀(jì)90年代就已進(jìn)入汽車領(lǐng)域，用于安全氣囊、翻滾檢測(cè)以及汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，。如今MEMS 加速度計(jì)又進(jìn)入了消費(fèi)電子領(lǐng)域里的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)，如視頻游戲與手機(jī)。
MEMS微鏡光學(xué)執(zhí)行器用于投影儀、HDTV以及數(shù)字影院。
MEMS硅微麥克風(fēng)也開始進(jìn)入手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)以及數(shù)碼相機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)。
有些人對(duì)于MEMS陀螺儀和加速度計(jì)的概念還很模糊，認(rèn)為MEMS陀螺儀的出現(xiàn)會(huì)取代加速度計(jì)。下面筆者給出一個(gè)簡(jiǎn)單的說法，以方便大家認(rèn)識(shí)。
MEMS加速度計(jì)，用來測(cè)量物體的線性加速度和地心引力，能計(jì)算出物體移動(dòng)過程中的激烈程度，偵測(cè)物體移動(dòng)的行為，卻無法測(cè)量物體在移動(dòng)中的偏航、傾斜和滾動(dòng)的狀態(tài)。
MEMS陀螺儀，也叫角速度計(jì)，用來測(cè)量物體圍繞某個(gè)軸發(fā)生的旋轉(zhuǎn)，能間接地測(cè)量角位移和速度，也能知道物體在移動(dòng)中的偏航、傾斜和滾動(dòng)的狀態(tài)。
從上面可以看出，兩者的作用不同，在本質(zhì)上具有互補(bǔ)關(guān)系。如果將MEMS陀螺儀與加速度計(jì)整合在一起，則能更完整的傳感出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
在MEMS陀螺儀和加速度計(jì)的基礎(chǔ)上，再整合磁力計(jì)，通過均衡這三者的優(yōu)勢(shì)還可以實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航功能，使用陀螺儀記錄汽車轉(zhuǎn)彎方向以及坡度，磁力計(jì)對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償、校準(zhǔn)，這樣可以在信號(hào)微弱或者完全沒有信號(hào)的環(huán)境下提供導(dǎo)航服務(wù)，作為現(xiàn)有GPS系統(tǒng)中的輔助功能。同時(shí)也可通過手機(jī)提供室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)，比如在商場(chǎng)或購(gòu)物中心可以讓你知道你現(xiàn)在的位置，并通過立體直觀的界面指引你到你想去的位置。
目前MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域中處于領(lǐng)先的有汽車、醫(yī)療和環(huán)境，保持增長(zhǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域有通信、機(jī)構(gòu)工程和過程自動(dòng)化，已經(jīng)開始萌芽的應(yīng)用領(lǐng)域有家用/安全、化學(xué)/配藥和食品加工領(lǐng)域。
而有巨大應(yīng)用前景的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹枪I(yè)、信息和通信、國(guó)防、航空航天、航海、醫(yī)療和物生工程、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和家庭服務(wù)。
相信隨著MEMS器件的小型化，MEMS器件將更進(jìn)入更多的領(lǐng)域，也許將改變我們的生活。
附注：MEMS 陀螺儀如何選用：
陀螺儀在選用時(shí)，必須注意被測(cè)參數(shù)的物理環(huán)境和必要的性能指標(biāo)。具體要求如下：
1、性能要求
⑴隨機(jī)漂移、隨機(jī)游走系數(shù)、輸出噪聲
不同結(jié)構(gòu)形式、不同原理的陀螺儀的對(duì)漂移率定義和要求不同，機(jī)械式陀螺儀精度使用的是隨機(jī)漂移，光纖陀螺儀使用的隨機(jī)游走系數(shù)。
隨機(jī)漂移——指由隨機(jī)的或不確定的有害力矩引起的漂移率。
隨機(jī)游走系數(shù)——由白噪聲產(chǎn)生的隨時(shí)間累計(jì)的陀螺儀輸出誤差系數(shù)。
MEMS 陀螺儀使用的輸出噪聲這個(gè)指標(biāo)。并且一定要選定合適的帶寬，在能滿足使用要求的前提下，盡量選擇帶寬較低的陀螺儀，因?yàn)閹捲酱�，輸出噪聲越大�?br>
⑵測(cè)量范圍
選擇陀螺儀的量程時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
最大輸入角速率——陀螺儀正、反方向輸入角速率的最大值，在此輸入角速率范圍內(nèi)，陀螺儀標(biāo)度因數(shù)非線性滿足規(guī)定要求。
⑶閾值——陀螺儀能敏感的最小輸入角速率。由該輸入角速率產(chǎn)生的輸出至少應(yīng)等于按標(biāo)度因數(shù)所期望輸出值的50％。
⑷分辨率——陀螺儀在規(guī)定的輸入角速率下，能敏感的最小輸入角速率增量，至少應(yīng)等于按標(biāo)度因數(shù)所期望輸出增量的50％。選擇陀螺儀的測(cè)量范圍時(shí)，最大的角速率是陀螺儀的量程的2/3，最小的角速率應(yīng)該高于閾值、分辨率。
⑸標(biāo)度因數(shù)——陀螺儀輸出量與輸入角速率的比值。
它是用某一特定直線的斜率表示的，該直線是根據(jù)整個(gè)輸入角速率范圍內(nèi)測(cè)得的輸入、輸出數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合求得。
⑹標(biāo)度因數(shù)非線性度——在輸入角速率范圍內(nèi)，陀螺儀輸出量相對(duì)于最小二乘法擬合直線的最大的偏差與最大輸出量之比。
2、環(huán)境要求
⑴溫度范圍要求，必須滿足陀螺儀使用的極限溫度。
⑵線加速度與沖擊。必須滿足陀螺儀極限溫度
⑶振動(dòng)條件，分為正弦振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)。
3、基本物理參量
主要指重量、體積、功率以及能源種類等方面的要求。
4、可靠性和壽命。
指的是抗沖擊、抗干擾的能力和有效的使用時(shí)間。 |
