完全集成和校準(zhǔn)的MEMS慣性傳感器的可用性可能是選擇進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)的關(guān)鍵因素，例如平臺(tái)穩(wěn)定、工業(yè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制、安全/監(jiān)控設(shè)備、機(jī)器人、工業(yè)車(chē)輛導(dǎo)航和機(jī)械調(diào)平。
最近的傳感器技術(shù)發(fā)展正在實(shí)現(xiàn) 工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的革命性改進(jìn)。 慣性傳感器可以潛在改善的應(yīng)用 系統(tǒng)性能包括平臺(tái)穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng) 工業(yè)機(jī)械、安全/監(jiān)控設(shè)備的控制， 機(jī)器人、工業(yè)車(chē)輛導(dǎo)航和機(jī)械 水準(zhǔn)。此類(lèi)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)信息 不僅可以提高性能，而且可以提高性能 還有可靠性、安全性和擁有成本。
但是，要獲得這些，需要克服障礙優(yōu)勢(shì)，特別是在惡劣的物理環(huán)境中 許多工業(yè)應(yīng)用，其中溫度、振動(dòng)、 有限的空間，必須解決其他因素。提取 來(lái)自傳感器的一致數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)化為有用的數(shù)據(jù) 信息，并在系統(tǒng)時(shí)間內(nèi)做出反應(yīng) 和功率預(yù)算需要專業(yè)知識(shí) 許多技術(shù)領(lǐng)域的工程師，包括小心翼翼 設(shè)計(jì)實(shí)踐。
了解問(wèn)題
來(lái)自慣性傳感器的信息可以被處理和 集成以導(dǎo)出許多不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)、位置、 和方向輸出。每種類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)都需要廣泛的 必須具有的應(yīng)用相關(guān)復(fù)雜性范圍 理解。一個(gè)很好的例子是工業(yè)控制 某種形式的指向或轉(zhuǎn)向的應(yīng)用 設(shè)備很有用。傾斜或角度感應(yīng)通常位于 此類(lèi)應(yīng)用程序的核心，以及最簡(jiǎn)單的化身， 管內(nèi)機(jī)械氣泡或球傳感器可能就足夠了。 但是，在指定傳感器需求之前，全運(yùn)動(dòng) 動(dòng)力學(xué)、環(huán)境、生命周期和可靠性期望 必須分析終端系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的 運(yùn)動(dòng)是相對(duì)靜止的，一個(gè)簡(jiǎn)單的角度傳感器可以是 足夠;但是響應(yīng)時(shí)間、沖擊和振動(dòng)、尺寸和 性能隨壽命的漂移將推動(dòng)實(shí)際技術(shù)的發(fā)展 決定。此外，許多系統(tǒng)涉及多個(gè) 運(yùn)動(dòng)類(lèi)型（例如旋轉(zhuǎn)加加速度），以及 經(jīng)常在多個(gè)軸上運(yùn)行，從而驅(qū)動(dòng) 需要考慮組合多種傳感器類(lèi)型。
一旦知道了正確的傳感器類(lèi)型和技術(shù)，就可以 挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)向理解，并最終補(bǔ)償 對(duì)于傳感器對(duì)環(huán)境的反應(yīng)（溫度， 振動(dòng)、沖擊、安裝位置、時(shí)間和其他變量）。 此類(lèi)環(huán)境補(bǔ)償涉及額外的 電路、測(cè)試、校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)調(diào)整。 因?yàn)槊糠N傳感器類(lèi)型，最終每種傳感器都是 獨(dú)特，存在補(bǔ)償不足或過(guò)度補(bǔ)償?shù)念~外風(fēng)險(xiǎn) 除非完全了解傳感器特性。 最后一點(diǎn)是驅(qū)使許多設(shè)計(jì)師采用更多的原因 完全集成的傳感器解決方案，可以減少障礙 到采用和實(shí)施。
慣性傳感器組件：線性速率 和角速率傳感器
慣性傳感器有幾種。微機(jī)電系統(tǒng)（微型 機(jī)電系統(tǒng)）傳感器技術(shù)是其中之一 最成熟，并為廣泛的 應(yīng)用范圍。MEMS線性速率傳感器（加速度計(jì)） 徹底改變了汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng) 15年前的工業(yè)。從那時(shí)起，他們實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的 硬盤(pán)保護(hù)的功能和應(yīng)用 在筆記本電腦上更直觀的用戶動(dòng)作捕捉游戲中控制器。
MEMS結(jié)構(gòu)也可提供角速率檢測(cè) 基于諧振器陀螺儀的原理。二多晶硅 每個(gè)傳感結(jié)構(gòu)都包含一個(gè)抖動(dòng)框架，即 靜電驅(qū)動(dòng)共振。這將產(chǎn)生 在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生科里奧利效應(yīng)的必要運(yùn)動(dòng)。 在每個(gè)幀的兩個(gè)外極端處，正交于 抖動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可移動(dòng)手指放置在固定之間 手指形成電容式拾取結(jié)構(gòu)，可感應(yīng) 科里奧利運(yùn)動(dòng)。當(dāng)MEMS陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)，變化 通過(guò)改變可移動(dòng)手指的位置來(lái)檢測(cè) 電容，并將產(chǎn)生的信號(hào)饋送到一系列增益 和產(chǎn)生電速率的解調(diào)級(jí) 信號(hào)輸出。在某些情況下，信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)換 并饋入專有的數(shù)字校準(zhǔn)電路。
傳感器周?chē)募珊托?zhǔn)水平 核心由最終性能要求決定，但是，在 在許多情況下，可能需要運(yùn)動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 最高水平的性能和穩(wěn)定性。
工業(yè)環(huán)境：集成信號(hào)調(diào)理和傳感器處理
在工業(yè)市場(chǎng)中，振動(dòng)等應(yīng)用 分析、平臺(tái)調(diào)平和一般運(yùn)動(dòng)控制需求 高度集成和可靠的解決方案，在許多 在這種情況下，傳感元件直接嵌入到 現(xiàn)有設(shè)備。提供足夠的 控制、校準(zhǔn)和編程功能，使 設(shè)備真正獨(dú)立。一些應(yīng)用示例 包括：
（1）工業(yè)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)： 可以從能力中獲得實(shí)質(zhì)性價(jià)值 更多 將傳感器深度嵌入機(jī)器中，并獲得 更早、更準(zhǔn)確地表示病情 與傳感器性能和 嵌入式處理。
（2）機(jī)器自動(dòng)化：自主或遠(yuǎn)程 受控精密儀器和機(jī)械臂可以 通過(guò)改進(jìn)變得更加準(zhǔn)確和高效 準(zhǔn)確性，并將它們與遠(yuǎn)程更緊密地關(guān)聯(lián) 受控或編程運(yùn)動(dòng)。
（3）移動(dòng)通信和監(jiān)控：是否開(kāi)啟 陸基、空中或海上車(chē)輛，慣性傳感器可以提供幫助 無(wú)論是在穩(wěn)定（天線和攝像頭）還是在 方向引導(dǎo)（使用 GPS 進(jìn)行航位推算，其他 傳感器）。
由于工業(yè)傳感市場(chǎng)非常多樣化，因此 需要廣泛的性能、集成度和 必須通過(guò)集成來(lái)容納的接口 嵌入式可調(diào)功能，如數(shù)字濾波、采樣率 控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電源管理 選項(xiàng)和特定于應(yīng)用程序的輔助 I/O 功能。在 其他更復(fù)雜的場(chǎng)景，使用多個(gè)傳感器 并且還需要傳感器類(lèi)型。即使看似簡(jiǎn)單 慣性運(yùn)動(dòng)僅限于在一個(gè)或兩個(gè)軸上運(yùn)動(dòng) 可能需要加速度計(jì)和陀螺儀檢測(cè) 補(bǔ)償重力、振動(dòng)和其他不規(guī)則性 和影響。
此外，傳感器還可以具有交叉靈敏度，在 最小，必須理解，并且經(jīng)常補(bǔ)償 為。不同的標(biāo)準(zhǔn)使這變得更加困難 用于慣性傳感器規(guī)格。指定慣性時(shí)傳感器，大多數(shù)工業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員主要關(guān)注 具有陀螺儀穩(wěn)定性（隨時(shí)間推移的偏置估計(jì)），其中 通常不在消費(fèi)級(jí)陀螺儀中指定。甚至一個(gè) 良好的陀螺儀偏置穩(wěn)定性（0.003度/秒）有點(diǎn) 如果傳感器性能不佳，則毫無(wú)意義 到線性加速度。線性加速度規(guī)格 例如，0.1 度/秒/g 會(huì)使 0.1 度的誤差增加 偏置穩(wěn)定性規(guī)格為 0.003 度/秒，在簡(jiǎn)單環(huán)境中 旋轉(zhuǎn) ±90 度 （1 克）。通常，一個(gè) 加速度計(jì)與陀螺儀結(jié)合使用 檢測(cè)重力影響并提供必要的信息 以推動(dòng)薪酬流程。
優(yōu)化傳感器性能并最大限度地減少開(kāi)發(fā) 時(shí)間需要對(duì)兩種傳感器靈敏度都有深入的了解 和應(yīng)用程序環(huán)境。校準(zhǔn)計(jì)劃可以 量身定制以解決最具影響力的元素，從而 最大限度減少測(cè)試時(shí)間和補(bǔ)償算法開(kāi)銷(xiāo)。 如果制造經(jīng)濟(jì)高效且采用標(biāo)準(zhǔn)，則系統(tǒng)就緒 接口，以應(yīng)用為中心的解決方案，結(jié)合了 具有必要信號(hào)處理的適當(dāng)傳感器可以 消除實(shí)施和生產(chǎn)障礙 許多工業(yè)客戶過(guò)去都面臨過(guò)。
利用加速提供 振動(dòng)分析
在某些情況下，傳感元件經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì) 相對(duì)接近基本傳感器輸出，而在其他傳感器輸出中 （帶振動(dòng)分析的狀態(tài)監(jiān)測(cè)），有 實(shí)現(xiàn)所需的大量額外處理 輸出。圍繞高度集成的設(shè)備示例 慣性傳感器是ADI公司的ADIS16227（圖1）， 完全自主的頻域振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。 與相對(duì)簡(jiǎn)單的g/mv輸出不同，像這樣的設(shè)備 相反，這可能提供特定于應(yīng)用程序的分析，在此 案例，嵌入式頻域處理，512點(diǎn) 真正的價(jià)值FFT和板載存儲(chǔ)提供了 識(shí)別和分類(lèi)單個(gè)振動(dòng)源，監(jiān)測(cè) 它們隨時(shí)間變化，并對(duì)可編程閾值做出反應(yīng)水平。

圖1.ADIS16227原理框圖
檢測(cè)和理解運(yùn)動(dòng)的能力具有潛力 為幾乎任何構(gòu)想的應(yīng)用程序增加價(jià)值。在大多數(shù) 在的情況下，愿望是利用一個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 體驗(yàn)并將該信息轉(zhuǎn)化為改進(jìn) 性能（響應(yīng)時(shí)間、精度、操作速度）; 增強(qiáng)安全性或可靠性（在危險(xiǎn)情況下關(guān)閉系統(tǒng) 情況）;或其他增值功能。在某些情況下，它是 缺乏運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要，因此傳感器可以 用于檢測(cè)不需要的移動(dòng)。這些功能或 性能升級(jí)通常在現(xiàn)有的 系統(tǒng)，以及MEMS的小尺寸和低功耗方面慣性傳感器組件很有吸引力，因?yàn)榻K端系統(tǒng)的 功率和尺寸包絡(luò)顯然已經(jīng)固定 或必須最小化。
在某些情況下，這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師不是運(yùn)動(dòng)的 動(dòng)力學(xué)專家，從而提供完全集成的可用性經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的傳感器可能是以下方面的關(guān)鍵批準(zhǔn)因素 選擇繼續(xù)進(jìn)行這些系統(tǒng)升級(jí)。