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姿态测量系统的研究现状和发展趋势

时间:2019-01-06 11:07来源:毕业论文
消费电子类的MEMS惯性传感器,成本低、尺寸小、温度适用范围窄,精度低是其主要特点。加速度传感器的重量轻、功耗小,一般测量范围为1~10g~50g,分辨率为2mg~10mg,陀螺一般量程

消费电子类的MEMS惯性传感器,成本低、尺寸小、温度适用范围窄,精度低是其主要特点。加速度传感器的重量轻、功耗小,一般测量范围为1~10g~50g,分辨率为2mg~10mg,陀螺一般量程在±300°/s,零偏在500°/h~1000°/h。32306
工业级的MEMS惯性传感器大多制成模块化投入应用,对于工业级中的芯片化产品,还必须进行软件和硬件电路上的处理以及对不同工业环境的适应性调整,价格适中,精度高于消费电子类是其主要特点。加速度传感器的量程要比较宽,一般测量范围为1~500g,分辨率为1mg~3mg,陀螺量程大多在250°/s以内,零偏在50°/h~200°/h。汽车可作为一个工业应用的特殊产品,对其可靠性要求高,同时由于需求数量大,和一般工业要求不一样的是成本要低。生产这些产品的公司有美国的BEI、ADI、Silicon design、Honeywell、Delphi、MSI、Crossbow、Microstrain,欧洲的VTI、Colibry、Bosch、Sensonor,日本的北陆电气、SSS公司以及中国的西安中星测控。论文网
军工级和宇航级的MEMS惯性传感器,精度要求高、工作温度范围宽(-45°~125°),某些军事产品要求抗冲击能力强(10000g~20000g)而且尺寸要比光纤和机械类产品小是其主要特点。加速度传感器量程范围宽,一般测量范围为1g~5000g,分辨率则要到达0.1 mg~1mg,甚至更高。陀螺量程要求范围为20°/s~1000°/s,频响高,一般在50Hz~1000Hz之间,零偏稳定性为1°/h~50°/h。目前生产该级别产品的公司有美国的BEI、Crossbow、Silicon design、Honeywell、Drapor,欧洲的Xsens、Sorsonor、Colibry、BAE,日本的SSS公司以及中国的西安中星测控、电子26所、航天704所。
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进入到21世纪,国内掀起了对MEMS惯性传感器的研发热潮,尤其是2005至2008年间,而且大多集中在国内的顶尖研究机构。据初步了解,研发加速度计的机构有:哈尔滨工业大学、浙江大学、东南大学、西安交通大学等。研发陀螺及组合的机构有:清华大学、北京大学、西北工业大学、东南大学、南京理工大学、上海交通大学、航天704所等。2009年,中国电子部第十三研究所与南京理工大学携手研发出国产的高精度MEMS陀螺仪,零偏稳定性达到14.3°/h,零偏重复性达到26.8°/h,已达到宇航级的要求,具有里程碑式的意义。
在过去的三年里,全球MEMS惯性传感器正在向两级化发展,一级是消费电子类产品的应用领域的不断拓宽、需求的大幅度提高以及制造商的涌入,导致现在竞争加剧,产品成本不断下降,实现量产后,售价不到一美元;另一级是军用级领域,其精度不断提高,成本上升迅速,一个单轴陀螺的售价可达到3~4千美元。而工业级和汽车级产品在追求高品质和高可靠性的同时,还要兼顾售价。
MEMS惯性传感器的发展趋势主要有以下几个方面[4]:
  (1)技术方面:精度将不断提高。例如陀螺,目前有替代低精度光纤陀螺的趋势。对消费类应用,寻求进一步简化制造工艺,来降低成本。同时,集成化也是未来发展的趋势,不仅模块制造商做软件、硬件的集成,而且越来越多的上游芯片厂家也直接开始生产集成模块。所以不断有双轴、三轴加速度计、陀螺芯片问世。
  (2)竞争力方面:消费类将竞争最为激烈,新制造商的不断涌进,随后各制造商在投资和规模上的竞争将是必然趋势,将会上演上下游产业链之间的相互压榨、收购与重组。
  (3)合作方面:由于产品生产逐渐细分,全球竞争与合作是其必然结果。上游厂家希望找到下游客户,而下游希望寻找合适的供应商,因而产业联盟可能会随之出现。
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(4)应用方面:毋庸置疑的是,无论是消费类应用,工业级还是军工级应用,市场需求会急剧扩大,应用的范围也会越来越广。 姿态测量系统的研究现状和发展趋势:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190106/28823.html
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