陀螺仪传感器 - 什么是陀螺仪传感器?

陀螺仪传感器

陀螺仪传感器,也称为角速率传感器或角速度传感器,是一种感测角速度的设备。

角速度

简单来说,角速度就是单位时间内旋转角度的变化量。
角速度通常以度/秒(度/秒)表示。

陀螺仪传感器类型

陀螺仪传感器有多种类型。这里按尺寸和性能绘制了不同类型的陀螺仪传感器。


微型、高精度的振动陀螺传感器是不可缺少的。

近年来,振动陀螺仪传感器已经应用于无反光镜/单反相机、车辆电子稳定控制(防滑)系统等领域。

振动陀螺仪传感器

振动陀螺仪传感器通过施加在振动元件上的科里奥利力来检测角速度。因此,角速度测量的精度会因元件材料和结构差异而有很大差异。这里我们简单介绍一下振动陀螺仪传感器中使用的主要元件类型。

振动陀螺仪传感器使用的元件类型

振动陀螺仪传感器制造商正在使用各种材料和结构,努力设计出具有良好特性的紧凑、高精度陀螺仪传感器,包括:
- 比例因子
- 温度频率系数
- 尺寸紧凑
- 抗冲击性
- 稳定
- 噪声特性


  材料 样本结构
压电换能器

水晶

硅换能器

硅基微机电系统

注意:每个公司都使用不同的结构。
压电换能器
材料 样本结构

水晶



硅换能器
材料 样本结构

硅基微机电系统

注意:每个公司都使用不同的结构。

振动陀螺仪传感器中的角速度传感工作原理

振动陀螺仪传感器通过施加到振动物体上的科里奥利力来感应角速度。
这里,我们以爱普生的双 T 结构晶体元件为例,解释其工作原理。

1. 通常,驱动臂会朝某个方向振动。

2. 旋转方向

3、陀螺旋转时,科里奥利力作用于驱动臂,产生垂直振动。

4. 固定部分由于垂直驱动臂振动而弯曲,从而在传感臂中产生传感运动。

5. 一对传感臂的运动产生电位差,从而感测角速度,并将角速度转换为电信号输出。

陀螺仪传感器应用领域

陀螺仪传感器有三个主要应用。

角速度传感

感知产生的角速度的大小。

用于测量运动量本身。
例如)检查运动动作

角度感应

感应传感器自身运动产生的角速度。角度通过 CPU 的积分运算检测。

移动的角度被输入到应用程序并反映在应用程序中。
例)汽车导航系统
游戏控制器
蜂窝网络

控制机制

感知外界因素产生的振动,并将振动数据以电信号的形式传输至CPU。

用于纠正物体的方向或平衡。
例如)相机抖动校正
车辆控制

示例应用程序

  • 手机
    手机

    运动感应

  • 机器人平衡控制
    机器人平衡控制

    态度控制

  • 行车定位器
    行车定位器

    稳定

  • 汽车导航
    汽车导航

    航位推算

  • 运动传感器
    运动传感器

    运动感应

  • 自动引导
    自动引导

    运动感应

  • 无人机
    无人机

    态度控制

  • 无反光镜相机
    无反光镜相机

    稳定