QMEMS陀螺仪结构及工作原理浅析
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在谈EPSON陀螺仪之前，先让我们了解一下陀螺仪的原理和历史。 早期的陀螺仪是一种机械装置，主要部分是一个对旋转轴以极高角速度旋转的转子，转子装在一支架内;在通过转子中心轴XX1上加一内环架，那么陀螺仪就可环绕平面两轴作自由运动;然后，在内环架外加上一外环架;这个陀螺仪有两个平衡环，可以环绕平面三轴作自由运动，就是一个完整的陀螺仪。 图1：陀螺仪结构图 在 现在常见的智能手机、游戏手柄等设备里面的是微机械陀螺仪(MEMS陀螺仪)，MEMS陀螺仪利用科里奥利力—旋转物体在有径向运动时所受到的切向力。通 过给径向上的电容板加震荡启动电压使物体做径向运动，横向的科里奥利力运动带来的电容变化，因为科里奥利力正比于角速度，所以测量电容的变化可以计算出角速度。 图2：科里奥利力 EPOSN陀螺仪采用了QMEMS陀螺仪，即石英晶体(QUARTZ) 微机械(MEMS)陀螺仪。所谓QMEMS是指那些对石英原料使用精密加工(光刻)技术，集结了机械、电子、光学、化学等相关的各种功能，具备高精度、高稳定性等附加价值的晶体元器件。 以EPSON XV4001的两轴为例，如图所示： 图3：EPSON XV4001 通 过切割时石英晶体为H，两侧为振动臂，中心为零位输出，该构造可使陀螺仪两侧振动臂相对照进行振动，再由检测臂准确检测承载的物体是否存在振动或转动。当角速度传感器相对稳定没有旋转时，两侧振动臂相对于中心的数据作为参考值，当发生旋转时，由于晶体的压电效应两侧振动臂对于中心，会出现不同的偏转数值， 根据此偏转，由处理器计算出角度的数值通过通信接口输出，用户直接会得到通信接口送出来的角度数值。 EPOSN之所 以选择石英晶体(QUARTZ) 类似半导体MEMS的生产制程，首先是因为传统MEMS陀螺仪荡器结构非常复杂，包括了AD转换器、温度补偿电路、偏流 电路等等，它最大的薄弱环节就在于其温度特性变化非常剧烈，陀螺仪检测范围限制在 /-2g左右;而QMEMS陀螺仪则采用石英晶体为元件，石英晶体硬度 及理化性质稳定，频率基本不随温度变化，由此产生的内部振荡损失也最小，QMEMS陀螺仪则可以将范围扩展至数百g左右。因此，QMEMS陀螺仪对于追求 高精度、高稳定性的电子设备是非常适合的。 关于世强 世强先进成立于1993年，是包括Silicon Labs、瑞萨电子、Rogers、Melexis、Alliance、Littelfuse、EPSON、Vincotech、Wima、新电元、SMI、TT Electronics理光微电子、是德等在内的全球知名半导体企业及测试测量仪器公司在大中国区的重要分销商，同时也是众多电子制造和研发企业的重要供应商。产品业务除了覆盖传统的工业、通信、消费和汽车电子领域，更为新兴的物联网、车联网、可穿戴设备、智能移动终端等市场带来更多前沿技术和创新产品。 作为技术驱动型分销企业 ，世强还拥有成熟的技术支持团队和系统的服务流程，根据需求向客户提供新产品推介、快速样品、应用咨询、方案及软件设计、开发环境、售后及物流等方面的专业服务。世强在全国设有17个办事处和子公司新华龙，拥有员工650人。 2016年1月11日，世强元件电商020智能硬件创新服务平台的上线，将为工程师提供全方位覆盖的技术支持与优质服务体验。 |
