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陀螺儀性能20年提高1000倍

時間:2013-06-27

來源:銘之光電子有限公司

導語:陀螺儀是性能具有5~6位數變化范圍的傳感器,高級導航儀用陀螺儀具備0.0001°/√h的性能。

MEMS傳感器的趨勢之一是小型化與低成本化,而另一趨勢則是高性能化。1990年前后MEMS陀螺儀的隨機游走(RandomWalk)性能為100°/√h左右,現在則提高到了0.1°/√h左右。20年內提高了約1000倍。陀螺儀的尺寸也縮小到了20年前無法想象的程度,而且價格降低,便攜信息設備的用戶界面及導航功能等也發展到了20年前難以想象的程度。

但是,陀螺儀是性能具有5~6位數變化范圍的傳感器,高級導航儀用陀螺儀具備0.0001°/√h的性能。MEMS陀螺儀的性能還可以再提高10~100倍,最近,以此為目標的研發活動十分盛行,“TRANSDUCERS2013”上也明顯反映出了這種趨勢。如果性能比目前再提高10~100倍的陀螺儀能夠降低到與目前相同的價格,那么就會像20年前那樣,出現目前想象不到的用途。屆時,導航儀級別的高性能陀螺儀,以及性能低但帶寬大的觸摸級別陀螺儀也許會配備在“未來的某些設備”上。

陀螺儀的高性能化有兩個方向,一個是采用MEMS技術使宇航用高性能陀螺儀HRG(HemisphericalResonatorGyro)實現超小型化的方向(通過DARPA項目實施),另一個是改進傳統QMG(QuadratureMassGyro)的方向。在本屆“TRANSDUCERS2013”上,雖然也有論文介紹前者的研發進度(論文序號:T3P.118、W3P.009等),但介紹后者的論文更多(比如“PhysicalMicrosystems3”研討會)。因為二者采用科氏力的陀螺儀原理相同,所以原理方面的目標是一樣的,但后者的方向是制造工藝不變,通過作用機理和電路的設計來競爭,因此無廠企業可能會比較順利地實現研發成果的實用化。

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