MEMS传感器工作原理总结
MEMS:Micro-Electro-Mechanical System,即微機電系統。微機電系統是集微傳感器、微執行器、微機械結構、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微型器件或系統。
常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS光學傳感器、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器、MEMS氣體傳感器等等以及它們的集成產品。
MEMS傳感器用于慣性傳感方面主要有加速度傳感器和陀螺儀傳感器,及其相關變形產品,如:碰撞傳感器、側翻傳感器。
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一、加速度傳感器
1.工作原理:根據牛頓第二定律F=m×a,慣性力等于質量塊的質量乘以加速度,可以構建出下圖圖1結構。該結構已知質量塊質量,懸浮彈簧用于測量慣性力,即可得出加速度值。
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2.加速度傳感器可用于測量什么:
首先是加速度,因為加速度是速度的微分,位移的微分再微分,所以能測量某段時間的相對速度和位移。
另外因為加速度傳感器的中有質量塊,所以一直受重力影響,只要測量軸向不與重力垂直,就可以測量出傳感器與重力的傾斜角。
所以如果是單軸只能僅測幾種參數,如果是三軸傳感器不僅能個獲得以上所有信息,還可以通過三軸之間的數據關系進行進一步的算法開發。
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3.輸出方式:
???????? 輸出方式有模擬量和數字量兩種,數字量是在模擬量基礎上增加AD轉換及通訊模塊,最后一把通過SPI和I2C通訊協議輸出。
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4.應用需考慮的問題:
應用的環境溫濕度、是否有外界振動影響、量程及精度的選擇、壽命及穩定性的選擇
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二、陀螺儀傳感器
1.工作原理:
?????? 先要了解一下科里奧利力:在旋轉體系中進行直線運動的質點,由于慣性,有沿著原有運動方向繼續運動的趨勢,但是由于體系本身是旋轉的,在經歷了一段時間的運動之后,體系中質點的位置會有所變化,而它原有的運動趨勢的方向,如果以旋轉體系的視角去觀察,就會發生一定程度的偏離。
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?????? 根據上述公式,需已知加速度和球(質量塊)的速度,即可得出角速度。所以,陀螺儀內部有一個已知速度的質量塊,該速度的穩定性將影響到傳感器的精度。另外加速度可以通過圖1結果獲得,這樣就可以得到角速度。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的MEMS传感器工作原理总结的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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