APLICAÇÕES

Pontos-chave Produto: Giroscópio de fibra óptica GF70ZKPrincipais recursos:Componentes: Emprega giroscópios de fibra óptica para medições inerciais de alta precisão.Função: Fornece inicialização rápida e dados de navegação confiáveis para diversas aplicações.Aplicações: Adequado para sistemas de navegação inercial, estabilidade de plataforma e sistemas de posicionamento em veículos aeroespaciais e autônomos.Desempenho: Estabilidade de polarização zero entre 0,01 e 0,02, adaptada às necessidades de precisão e faixa de medição.Conclusão: O GF70ZK combina tamanho compacto e baixo consumo de energia, tornando-o uma escolha versátil para tarefas de navegação exigentes em vários setores.1. O que é navegação inercialPara entender o que é navegação inercial, primeiro precisamos dividir a frase em duas partes, ou seja, navegação + inércia.A navegação, em termos simples, resolve o problema de ir de um lugar a outro, indicando a direção, normalmente a bússola.A inércia, originalmente derivada da mecânica newtoniana, refere-se à propriedade de um objeto que mantém seu estado de movimento. Tem a função de registrar as informações do estado de movimento do objeto.Um exemplo simples é usado para ilustrar a navegação inercial. Uma criança e um amigo brincam na entrada de uma sala coberta de ladrilhos e caminham sobre os ladrilhos para o outro lado de acordo com certas regras. Um para frente, três para a esquerda, cinco para a frente, dois para a direita… Cada um de seus passos tem o comprimento de um piso, e as pessoas fora da sala podem obter sua trajetória completa desenhando o comprimento e a rota correspondentes no papel. Ele não precisa ver a sala para saber a posição, velocidade da criança, etc.O princípio básico da navegação inercial e de alguns outros tipos de navegação é mais ou menos assim: conheça sua posição inicial, orientação inicial (atitude), a direção e direção do movimento em cada momento e avance um pouco. Some-os (correspondendo à operação de integração matemática) e você poderá obter apenas sua orientação, posição e outras informações.Então, como obter a orientação atual (atitude) e as informações de posição do objeto em movimento? É preciso usar muitos sensores, na navegação inercial é o uso de instrumentos inerciais: acelerômetro + giroscópio.A navegação inercial usa giroscópio e acelerômetro para medir a velocidade angular e aceleração da transportadora no referencial inercial, e integra e calcula o tempo para obter a velocidade e posição relativa, e transforma-a no sistema de coordenadas de navegação, para que a corrente da transportadora a posição pode ser obtida combinando as informações da posição inicial.A navegação inercial é um sistema interno de navegação em circuito fechado e não há entrada de dados externos para corrigir o erro durante o movimento do transportador. Portanto, um único sistema de navegação inercial só pode ser utilizado por curtos períodos de navegação. Para que o sistema funcione por muito tempo, é necessário corrigir periodicamente o erro interno acumulado por meio de navegação por satélite.2. Giroscópios na navegação inercialA tecnologia de navegação inercial é amplamente utilizada na indústria aeroespacial, navegação por satélite, UAV e outros campos devido à sua alta ocultação e capacidade autônoma completa de obter informações de movimento. Especialmente nas áreas de microdrones e condução autônoma, a tecnologia de navegação inercial pode fornecer informações precisas sobre direção e velocidade e pode desempenhar um papel insubstituível em condições complexas ou quando outros sinais auxiliares externos de navegação não conseguem desempenhar as vantagens da navegação autônoma no ambiente. para obter atitude confiável e medição de posição. Como um componente importante no sistema de navegação inercial, o giroscópio de fibra óptica desempenha um papel decisivo na sua capacidade de navegação. Atualmente, existem principalmente giroscópios de fibra óptica e giroscópios MEMS no mercado. Embora a precisão do giroscópio de fibra óptica seja alta, todo o seu sistema é composto por acopladores,modulador, anel de fibra óptica e outros componentes discretos, resultando em grande volume, alto custo, no micro UAV, não tripulado e outros campos não conseguem atender aos requisitos para sua miniaturização e baixo custo, a aplicação é bastante limitada. Embora o giroscópio MEMS possa alcançar a miniaturização, sua precisão é baixa. Além disso, possui partes móveis, baixa resistência a choques e vibrações e é difícil de aplicar em ambientes agressivos.3 ResumoO giroscópio de fibra óptica GF70ZK da Micro-Magic Inc foi especialmente projetado de acordo com o conceito de giroscópios de fibra óptica tradicionais, com um tamanho pequeno de 70*70*32mm; Peso leve, menor ou igual a 250g; Baixo consumo de energia, menor ou igual a 4W; Comece rápido, o tempo de início é de apenas 5s; Este giroscópio de fibra óptica é fácil de operar e usar, e é amplamente utilizado em INS, IMU, sistema de posicionamento, sistema de localização do norte, estabilidade de plataforma e outros campos.A estabilidade de polarização zero do nosso GF80 está entre 0,01 e 0,02. A maior diferença entre esses dois giroscópios de fibra óptica é que a faixa de medição é diferente, é claro. Nosso giroscópio de fibra óptica pode ser usado na navegação inercial, você pode fazer uma escolha detalhada de acordo com o valor de precisão e a faixa de medição, você está convidado a consulte-nos a qualquer momento e obtenha mais dados técnicos.GF70ZKSensores de giroscópio de fibra óptica North Finder Navegação Inercial Atitude de Navegação/Sistema de Referência de Azimute G-F80Tamanho compacto diminuto dos sensores 80mm do giroscópio da fibra ótica 

Pontos-chaveProduto: Acelerômetro de flexão de quartzoPrincipais recursos:Componentes: Emprega tecnologia de flexão de quartzo para alta sensibilidade e baixo ruído na medição de aceleração.Função: Adequado para medições de aceleração estática e dinâmica, com impacto mínimo em ambientes de baixa pressão.Aplicações: Ideal para monitorar microvibrações em órbitas de espaçonaves e aplicável em sistemas de navegação inercial.Análise de Desempenho: Demonstra alterações insignificantes do fator de escala (menos de 0,1%) em condições de vácuo, garantindo precisão e confiabilidade.Conclusão: Oferece desempenho robusto para aplicações em órbita de longo prazo, tornando-o adequado para requisitos aeroespaciais de alta precisão.O acelerômetro de flexão de quartzo possui características de alta sensibilidade e baixo ruído, tornando-o adequado para medir aceleração estática e dinâmica. Ele pode ser usado como um sensor sensível à aceleração para monitorar ambientes de microvibração em órbitas de naves espaciais. Este artigo apresenta principalmente o efeito do ambiente de baixa pressão no acelerômetro flexível de quartzo.O diafragma sensível do acelerômetro de quartzo experimenta efeitos de amortecimento de membrana quando em movimento no ambiente aéreo, o que poderia causar alterações no desempenho do sensor (fator de escala e ruído) em ambientes de baixa pressão. Isso pode afetar a exatidão e a precisão da medição da aceleração de microvibração em órbita. Portanto, é necessário analisar este efeito e fornecer uma conclusão de análise de viabilidade para o uso a longo prazo de acelerômetros flexíveis de quartzo em ambientes de alto vácuo.Fig.1 Acelerômetros de quartzo em órbitas de espaçonaves1.Análise de amortecimento em ambientes de baixa pressãoQuanto mais tempo o acelerômetro de flexão de quartzo opera em órbita, mais vazamento de ar ocorre dentro da embalagem, resultando em menor pressão do ar até atingir o equilíbrio com o ambiente de vácuo espacial. O caminho livre médio das moléculas de ar aumentará continuamente, aproximando-se ou mesmo excedendo 30μm, e o estado do fluxo de ar fará a transição gradual de fluxo viscoso para fluxo viscoso-molecular. Quando a pressão cai abaixo de 102Pa, ela entra no estado de fluxo molecular. O amortecimento do ar torna-se cada vez menor e, no estado de fluxo molecular, o amortecimento do ar é quase zero, deixando apenas o amortecimento eletromagnético para o diafragma flexível do acelerômetro de quartzo.Para acelerômetros de flexão de quartzo que precisam operar por um longo período em ambientes de baixa pressão ou vácuo no espaço, se houver vazamento significativo de gás dentro da vida útil exigida da missão, o coeficiente de amortecimento da membrana diminuirá significativamente. Isso alterará as características do acelerômetro, tornando as vibrações livres dispersas ineficazes na atenuação. Consequentemente, o fator de escala e o nível de ruído do sensor podem mudar, afetando potencialmente a exatidão e a precisão da medição. Portanto, é necessário realizar testes de viabilidade sobre o desempenho de acelerômetros flexíveis de quartzo em ambientes de baixa pressão e comparar os resultados dos testes para avaliar a extensão do impacto dos ambientes de baixa pressão na precisão da medição dos acelerômetros flexíveis de quartzo.2.Impacto de ambientes de baixa pressão no fator de escala dos acelerômetros de flexão de quartzoCom base na análise dos princípios de funcionamento e ambientes de aplicação de produtos acelerômetros flexíveis de quartzo, sabe-se que o produto é encapsulado com pressão de 1 atmosfera, e o ambiente de aplicação é um ambiente de baixo vácuo em órbita terrestre (grau de vácuo aproximadamente 10-5 a 10 -6Pa) a uma distância de 500km do solo. Acelerômetros flexíveis de quartzo normalmente usam tecnologia de vedação de resina epóxi, com uma taxa de vazamento geralmente garantida em 1,0×10-4Pa·L/s. Em um ambiente de vácuo, o ar interno vazará lentamente, com a pressão caindo para 0,1 atmosfera (fluxo viscoso-molecular) após 30 dias, e caindo para 10-5Pa (fluxo molecular) após 330 dias.O impacto do amortecimento do ar nos acelerômetros de flexão de quartzo se manifesta principalmente em dois aspectos: o impacto no fator de escala e o impacto no ruído. De acordo com a análise do projeto, o impacto do amortecimento do ar no fator de escala é de aproximadamente 0,0004 (quando a pressão cai para o vácuo, não há amortecimento do ar). O processo de cálculo e análise é o seguinte:O acelerômetro de flexão de quartzo usa o método de inclinação por gravidade para calibração estática. No conjunto pendular do acelerômetro, em ambiente com ar, a força normal no conjunto pendular é: mg0, e a força de empuxo fb é: ρVg0. A força eletromagnética sobre o pêndulo é igual à diferença entre a força que ele experimenta devido à gravidade e a força de empuxo, expressa como:f=mg0-ρVg0Onde:m é a massa do pêndulo, m=8,12×10−4 kg.ρ é a densidade do ar seco, ρ=1,293 kg/m³.V é o volume da parte móvel do conjunto do pêndulo, V=280 mm³.g0 é a aceleração gravitacional, g0=9,80665 m/s².A porcentagem da força de empuxo em relação à força gravitacional no próprio conjunto do pêndulo é:ρVg0/mg0=ρV/m≈0,044%Em um ambiente de vácuo, quando a densidade do ar é aproximadamente zero devido ao vazamento de gás, fazendo com que a pressão dentro e fora do instrumento se equilibre, a mudança no fator de escala do acelerômetro flexível de quartzo é de 0,044%.3.Conclusão:Ambientes de baixa pressão podem afetar o fator de escala e o ruído do acelerômetro flexível de quartzo. Através de cálculos e análises, mostra-se que o impacto máximo do ambiente de vácuo no fator de escala não é superior a 0,044%. A análise teórica indica que a influência dos ambientes de baixa pressão no fator de escala do sensor é inferior a 0,1%, com impacto mínimo na precisão da medição, que pode ser desprezada. Isso demonstra que ambientes de baixa pressão ou vácuo têm efeitos mínimos no fator de escala e no ruído do acelerômetro de flexão de quartzo, tornando-o adequado para aplicações em órbita de longo prazo.É importante notar que os acelerômetros flexíveis de quartzo da série AC7 são projetados especificamente para aplicações aeroespaciais. Entre eles, o AC7 possui a maior precisão, com repetibilidade de polarização zero ≤20μg, fator de escala de 1,2mA/g e repetibilidade de fator de escala ≤20μg. É totalmente adequado para monitorar ambientes de microvibração de espaçonaves em órbita. Além disso, pode ser aplicado a sistemas de navegação inercial e sistemas de medição de ângulos estáticos com requisitos de alta precisão. AC-5Sensor de vibração de quartzo do acelerômetro de erro de baixo desvio para Imu Ins  

Pontos-chaveProduto: Giroscópio MEMS de nível de navegaçãoPrincipais recursos:Componentes: Giroscópio MEMS para medição precisa da velocidade angular.Função: Fornece dados de navegação de alta precisão com baixo desvio, adequados para navegação estável e de longo prazo.Aplicações: Ideal para aeroespacial, orientação de mísseis táticos, navegação marítima e robótica industrial.Desempenho: Apresenta baixa instabilidade de polarização e desvio aleatório, oferecendo desempenho confiável ao longo do tempo.Comparação: Diferentes modelos (MG-101, MG-401, MG-501) atendem a diversas necessidades de precisão, com o MG-101 fornecendo a mais alta precisão.O giroscópio MEMS é um tipo de sensor inercial para medir velocidade angular ou deslocamento angular. Tem uma ampla perspectiva de aplicação em exploração de petróleo, orientação de armas, aeroespacial, mineração, topografia e mapeamento, robôs industriais e eletrônicos de consumo. Devido aos diferentes requisitos de precisão em vários campos, os giroscópios MEMS são divididos em três níveis no mercado: nível de navegação, nível tático e nível de consumidor.Este artigo apresentará detalhadamente o giroscópio MEMS de navegação e comparará seus parâmetros. O seguinte será elaborado a partir dos indicadores técnicos do giroscópio MEMS, da análise de deriva do giroscópio e da comparação de três giroscópios MEMS de nível de navegação.Especificações técnicas do giroscópio MEMSO giroscópio MEMS ideal é que a saída do seu eixo sensível seja proporcional aos parâmetros angulares de entrada (Ângulo, taxa angular) do eixo correspondente da portadora sob quaisquer condições, e não seja sensível aos parâmetros angulares do seu eixo transversal, nem é sensível a quaisquer parâmetros axiais não angulares (como aceleração de vibração e aceleração linear). Os principais indicadores técnicos do giroscópio MEMS são mostrados na Tabela 1.Indicador técnicoUnidadeSignificadoFaixa de medição(°)/sEfetivamente sensível à faixa de velocidade angular de entradaViés zero(°)/hA saída de um giroscópio quando a taxa de entrada no giroscópio é zero. Como a saída é diferente, a taxa de entrada equivalente é geralmente usada para representar o mesmo tipo de produto, e quanto menor o viés zero, melhor; Diferentes modelos de produtos, quanto menor o viés zero, melhor.Repetibilidade de polarização(°)/h(1σ)Nas mesmas condições e em intervalos especificados (sucessivas, diariamente, em dias alternados…) O grau de concordância entre os valores parciais de medições repetidas. Expresso como o desvio padrão de cada deslocamento medido. Quanto menor, melhor para todos os giroscópios (avalie como é fácil compensar o zero)Deriva zero(°)/sA taxa de variação temporal do desvio da saída do giroscópio em relação à saída ideal. Ele contém componentes estocásticos e sistemáticos e é expresso em termos do deslocamento angular de entrada correspondente em relação ao espaço inercial em unidade de tempo.Fator de escalaV/(°)/s、mA/(°)/sA razão entre a mudança na saída e a mudança na entrada a ser medida.Largura de bandaHzNo teste característico de frequência do giroscópio, estipula-se que a faixa de frequência correspondente à amplitude da amplitude medida é reduzida em 3dB, e a precisão do giroscópio pode ser melhorada sacrificando a largura de banda do giroscópio.Tabela 1 Principais índices técnicos do giroscópio MEMSAnálise de deriva do giroscópioSe houver torque de interferência no giroscópio, o eixo do rotor se desviará do azimute de referência estável original e formará um erro. O ângulo de desvio do eixo do rotor em relação ao azimute do espaço inercial (ou azimute de referência) na unidade de tempo é chamado de taxa de desvio do giroscópio. O principal índice para medir a precisão do giroscópio é a taxa de deriva.A deriva giroscópica é dividida em duas categorias: uma é sistemática, a lei é conhecida, causa deriva regular, podendo ser compensada por computador; O outro tipo é causado por fatores aleatórios, que causam desvios aleatórios. A taxa de deriva sistemática é expressa pelo deslocamento angular por unidade de tempo, e a taxa de deriva aleatória é expressa pela raiz quadrada média do deslocamento angular por unidade de tempo ou pelo desvio padrão. A faixa aproximada de taxas de deriva aleatória de vários tipos de giroscópios que pode ser alcançada atualmente é mostrada na Tabela 2.Tipo de giroscópioTaxa de deriva aleatória/(°)·h-1Giroscópio de rolamento de esferas10-1Giroscópio de rolamento rotativo1-0,1Giroscópio flutuante líquido0,01-0,001Giroscópio flutuante de ar0,01-0,001Giroscópio sintonizado dinamicamente0,01-0,001Giroscópio eletrostático0,01-0,0001Giroscópio ressonante hemisférico0,1-0,01Giroscópio laser de anel0,01-0,001Giroscópio de fibra óptica1-0,1Tabela 2 Taxas de deriva aleatória de vários tipos de giroscópios A faixa aproximada de taxa de deriva aleatória do giroscópio exigida por várias aplicações é mostrada na Tabela 3. O índice típico de precisão de posicionamento do sistema de navegação inercial é 1n milha/h (1n milha = 1852m), o que requer que a taxa de deriva aleatória do giroscópio deve atingir 0,01(°)/h, então o giroscópio com taxa de deriva aleatória de 0,01(°)/h é geralmente chamado de giroscópio de navegação inercial.AplicativoRequisitos para taxa de deriva aleatória de giroscópio/(°)·h-1Avaliar giroscópio no sistema de controle de vôo150-10Giroscópio vertical no sistema de controle de vôo30-10Giroscópio direcional no sistema de controle de vôo10-1Sistema de orientação inercial de mísseis táticos1-0,1Bússola giroscópica marítima, sistema de atitude de direção, posição lateral de artilharia, sistema de navegação inercial de veículo terrestre0,1-0,01Sistemas de navegação inercial para aeronaves e navios0,01-0,001Míssil estratégico, sistema de orientação inercial de mísseis de cruzeiro0,01-0,0005Tabela 3 Requisitos para taxa de desvio aleatório do giroscópio em diversas aplicações Comparação de três giroscópios MEMS de nível de navegaçãoA série MG da Micro-Magic Inc é um giroscópio MEMS de nível de navegação com alto nível de precisão para atender às necessidades de vários campos. A tabela a seguir compara faixa, instabilidade de polarização, passeio aleatório angular, estabilidade de polarização, fator de escala, largura de banda e ruído.　MG-101MG-401MG-501Faixa dinâmica (graus/s)±100±400±500Instabilidade de polarização (graus/h)0,10,52Passeio aleatório angular (°/√h)0,0050,025~0,050,125-0,1Estabilidade de polarização (1σ 10s)(graus/h)0,10,52~5Tabela 4 Tabela de comparação de parâmetros de três giroscópios MEMS de nível de navegaçãoEspero que através deste artigo você possa compreender os indicadores técnicos do giroscópio MEMS de nível de navegação e a relação comparativa entre eles. Se você estiver interessado em mais conhecimento sobre o giroscópio MEMS, discuta conosco. MG502Giroscópio MEMS MG502  

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial Puro (INS) Baseado em IMUPrincipais recursos:Componentes: Usa acelerômetros e giroscópios MEMS para medição em tempo real de aceleração e velocidade angular.Função: Integra dados de posição e atitude iniciais com medições IMU para calcular posição e atitude em tempo real.Aplicações: Ideal para navegação interna, aeroespacial, sistemas autônomos e robótica.Desafios: Resolve erros de sensores, desvios cumulativos e impactos ambientais dinâmicos com métodos de calibração e filtragem.Conclusão: Fornece posicionamento preciso em ambientes desafiadores, com desempenho robusto quando combinado com sistemas auxiliares de posicionamento como GPS. O giroscópio MEMS depende da velocidade angular sensível à força de Coriolis e seu sistema de controle é dividido em malha de controle do modo de acionamento e malha de controle do modo de detecção. Somente garantindo o rastreamento em tempo real da amplitude de vibração do modo de acionamento e da frequência de ressonância a demodulação do canal de detecção pode obter informações precisas de velocidade angular de entrada. Este artigo analisará o circuito de controle do modo de condução do giroscópio MEMS sob vários aspectos.Modelo de loop de controle modal de acionamentoO deslocamento de vibração do modo de acionamento do giroscópio MEMS é convertido em mudança de capacitância através da estrutura de detecção do capacitor pente e, em seguida, a capacitância é convertida no sinal de tensão que caracteriza o deslocamento do acionamento do giroscópio através do circuito de diodo em anel. Depois disso, o sinal entrará em duas ramificações respectivamente, um sinal através do módulo de controle automático de ganho (AGC) para obter o controle de amplitude, um sinal através do módulo de loop bloqueado de fase (PLL) para obter o controle de fase. No módulo AGC, a amplitude do sinal de deslocamento do inversor é primeiro demodulada por multiplicação e filtro passa-baixa e, em seguida, a amplitude é controlada no valor de referência definido através do link PI e o sinal de controle da amplitude do inversor é emitido. O sinal de referência utilizado para demodulação de multiplicação no módulo PLL é ortogonal ao sinal de referência de demodulação utilizado no módulo AGC. Depois que o sinal passa pelo módulo PLL, a frequência ressonante de acionamento do giroscópio pode ser rastreada. A saída do módulo é o sinal de controle da fase de acionamento. Os dois sinais de controle são multiplicados para gerar a tensão de acionamento do giroscópio, que é aplicada ao pente de acionamento e convertida em força motriz eletrostática para acionar o modo de acionamento do giroscópio, de modo a formar um circuito de controle de malha fechada do modo de acionamento do giroscópio. A Figura 1 mostra o circuito de controle do modo drive de um giroscópio MEMS.Figura 1. Diagrama de blocos da estrutura de controle do modo de acionamento do giroscópio MEMSFunção de transferência modal de acionamentoDe acordo com a equação dinâmica do modo de condução do giroscópio MEMS vibratório, a função de transferência de domínio contínuo pode ser obtida pela transformada de Laplace:Onde mx é a massa equivalente do modo de acionamento do giroscópio, ωx=√kx/mx é a frequência de ressonância do modo de acionamento e Qx = mxωx/cx é o fator de qualidade do modo de acionamento.Link de conversão de deslocamento-capacitânciaDe acordo com a análise da capacitância de detecção dos dentes do pente, a ligação de conversão deslocamento-capacitância é linear quando o efeito de borda é ignorado, e o ganho da capacitância diferencial mudando com o deslocamento pode ser expresso como:Onde, nx é o número de pentes ativos acionados pelo modo giroscópico, ε0 é a constante dielétrica do vácuo, hx é a espessura dos pentes de detecção de acionamento, lx é o comprimento de sobreposição dos pentes ativos e fixos de detecção de acionamento em repouso, e dx é a distância entre os dentes.Link de conversão capacitância-tensãoO circuito de conversão de tensão do capacitor usado neste artigo é um circuito de diodo em anel e seu diagrama esquemático é mostrado na Figura 2.Figura 2 Diagrama esquemático do circuito de diodo em anelNa figura, C1 e C2 são capacitores de detecção diferencial de giroscópio, C3 e C4 são capacitores de demodulação e Vca são amplitudes de onda quadrada. O princípio de funcionamento é: quando a onda quadrada está no meio ciclo positivo, os diodos D2 e D4 são ligados, então o capacitor C1 carrega C4 e C2 carrega C3; Quando a onda quadrada está em meio período positivo, os diodos D1 e D3 são ligados, então o capacitor C1 descarrega para C3 e C2 descarrega para C4. Desta forma, após vários ciclos de onda quadrada, a tensão nos capacitores demodulados C3 e C4 se estabilizará. Sua expressão de tensão é:Para o giroscópio micromecânico de silício estudado neste artigo, sua capacitância estática é da ordem de vários pF, e a variação da capacitância é inferior a 0,5pF, enquanto a capacitância de demodulação usada no circuito é da ordem de 100 pF, portanto há CC0》∆C e C2》∆C2, e o ganho de conversão de tensão do capacitor é obtido pela fórmula simplificada:Onde Kpa é o fator de amplificação do amplificador diferencial, C0 é a capacitância de demodulação, C é a capacitância estática da capacitância de detecção, Vca é a amplitude da portadora e VD é a queda de tensão do diodo.Link de conversão capacitância-tensãoO controle de fase é uma parte importante do controle do giroscópio MEMS. A tecnologia de loop de bloqueio de fase pode rastrear a mudança de frequência do sinal de entrada em sua banda de frequência capturada e bloquear a mudança de fase. Portanto, este artigo usa a tecnologia de loop de bloqueio de fase para inserir o controle de fase do giroscópio, e seu diagrama de blocos de estrutura básica é mostrado na Figura 3.Figura. 3 Diagrama de blocos da estrutura básica do PLLPLL é um sistema de regulação automática de fase de feedback negativo, seu princípio de funcionamento pode ser resumido da seguinte forma: O sinal de entrada externo ui(t) e o sinal de feedback uo(t) de saída do VCO são inseridos no discriminador de fase ao mesmo tempo para completar a comparação de fase dos dois sinais, e a extremidade de saída do discriminador de fase emite um sinal de tensão de erro ud(t) refletindo a diferença de fase θe(t) dos dois sinais; O sinal através do filtro de loop filtrará os componentes de alta frequência e o ruído, obterá um oscilador de controle de tensão uc (t), o oscilador de controle de tensão ajustará a frequência do sinal de saída de acordo com esta tensão de controle, de modo que gradualmente se aproxime à frequência do sinal de entrada e ao sinal de saída final uo(t). Quando a frequência de ui(t) é igual a uo(t) ou um valor estável, o loop atinge um estado bloqueado.Controle automático de ganhoO controle automático de ganho (AGC) é um sistema de feedback negativo de circuito fechado com controle de amplitude, que, combinado com circuito de bloqueio de fase, fornece amplitude e vibração estável de fase para o modo de acionamento do giroscópio. Seu diagrama de estrutura é mostrado na Figura 4.Figura 4. Diagrama de blocos da estrutura de controle automático de ganhoO princípio de funcionamento do controle automático de ganho pode ser resumido da seguinte forma: o sinal ui(t) com as informações de deslocamento da unidade do giroscópio é inserido no link de detecção de amplitude, o sinal de amplitude de deslocamento da unidade é extraído por demodulação de multiplicação e, em seguida, a alta frequência componente e ruído são filtrados por filtro passa-baixa; Neste momento, o sinal é um sinal de tensão CC relativamente puro que caracteriza o deslocamento do acionamento e, em seguida, controla o sinal no valor de referência determinado através de um link PI e emite o sinal elétrico ua(t) que controla a amplitude do acionamento para completar o controle de amplitude.ConclusãoNeste artigo, o circuito de controle do modo de condução do giroscópio MEMS é introduzido, incluindo modelo, conversão de capacitância de desbloqueio, conversão de capacitância-tensão, circuito de bloqueio de fase e controle automático de ganho. Como fabricante de sensores giroscópios MEMS, a Micro-Magic Inc fez pesquisas detalhadas sobre giroscópios MEMS e frequentemente popularizou e compartilhou o conhecimento relevante do giroscópio MEMS. Para uma compreensão mais profunda do giroscópio MEMS, você pode consultar os parâmetros do MG-501 e MG1001.Se você estiver interessado em mais conhecimento e produtos de MEMS, entre em contato conosco. MG502Giroscópio MEMS MG502   

Pontos-chaveProduto: Buscador Norte InercialPrincipais recursos:Componentes: Utiliza um giroscópio MEMS para medir a velocidade angular e calcular a direção do azimute, auxiliado pela compensação de erros de atitude.Função: Fornece medição de azimute em tempo real usando dados de rotação da Terra, com correções para erros de inclinação e rotação.Aplicações: Ideal para navegação em aeronaves, drones e veículos, especialmente em áreas sem cobertura GNSS confiável.Compensação de erros: Erros de atitude (pitch and roll) e erros de instalação do giroscópio são compensados para maior precisão.Conclusão: O buscador norte fornece medições precisas de azimute com erro mínimo, adequadas para navegação e localização de direção em diversas aplicações.1. Princípio de funcionamento do buscador inercial do norteO princípio de funcionamento do buscador inercial do norte é medir a velocidade angular da rotação da Terra usando um giroscópio e, em seguida, calcular o ângulo entre o norte e a direção medida. Suponha que a latitude de S na localização de uma transportadora no hemisfério norte seja φ, e o vetor de velocidade angular Ω da rotação da Terra naquele ponto tenha um componente horizontal para o norte de Ωx0 e um componente vertical para cima de Ωz0, então háSupondo que a portadora seja completamente horizontal e o ângulo entre ela e o norte verdadeiro seja H, a componente no eixo sensível do giroscópio buscador de norte, ou seja, o valor de medição do giroscópio, é:E porque e são conhecidos, o ângulo de azimute pode ser calculado desta forma, ou seja, o valor de saída do buscador norte na condição ideal de portador horizontal absoluto e sem erro de instalação. Na prática, o erro de ângulo de atitude da portadora e o erro de instalação do giroscópio afetarão o valor de medição do giroscópio e resultarão em menor precisão de medição do localizador norte.2. Análise de erro de ângulo de atitude da transportadoraDefina o sistema de coordenadas geoespaciais O-XYZ: o centro de massa da transportadora é O, o eixo X vai para o norte ao longo do meridiano local, o eixo Y vai para oeste ao longo da latitude local e o eixo Z é perpendicular ao plano horizontal local para cima; os planos XOY, YOZ e XOZ são perpendiculares entre si. , dividindo o espaço em oito hexagramas.Para conveniência da análise, assume-se que o centro do giroscópio do buscador norte coincide com o centro de massa do portador. Quando o erro de instalação não é considerado, o eixo de medição do giroscópio do localizador norte coincide com as linhas de cabeça e cauda do transportador. O vetor unitário OM está localizado no eixo sensível do giroscópio, que está à frente ao longo das linhas de cabeça e cauda do portador, e o outro vetor unitário ON é perpendicular ao OM à esquerda. O ângulo de erro de atitude do transportador é definido da seguinte forma: o ângulo de erro de inclinação é o ângulo entre OM e OXb (projeção de OM no plano horizontal), e a frente do transportador é elevada positivamente; O ângulo de erro de rolamento é o ângulo entre ON e OYb (a linha de interseção entre o perfil do transportador e o plano horizontal sobre ON), e o lado esquerdo do transportador é positivo quando levantado. O Ângulo entre OX e OXb é o Ângulo azimutal H. A seguinte relação vertical é facilmente obtida: OYb⊥OXb ⊥OZ, OYb⊥OZ, OXb⊥ oz, ou seja, os planos XbOYb, XbOZ e YbOZ são perpendiculares entre si. Esses três planos podem formar o sistema de coordenadas do espaço transportador O-XbYbZ, conforme mostrado na Figura 1, que pode ser entendido como sendo formado pelo sistema de coordenadas do espaço geográfico O-XYZ girando o ângulo de azimute H no sentido horário.A componente horizontal e a componente vertical da velocidade angular de rotação da Terra no ponto onde a transportadora está localizada são os vetores OA e OB respectivamente, então as coordenadas do ponto A e do ponto B estão no sistema de coordenadas O-XbYbZ. Coordenadas M e coordenadas N são obtidas por geometria analítica espacial. Como os três pontos M, O e N estão todos no plano transportador, a equação MON do plano pode ser obtida de acordo com a expressão do método de pontos do plano:O valor medido do giroscópio do buscador norte é a soma dos valores projetados de OA e OB no eixo sensível OM, conforme mostrado na Fórmula:Esta fórmula é convertida em uma expressão ideal do valor medido quando θ =0°. erro de medição do giroscópio:Pode-se ver que o erro do valor de medição do giroscópio neste momento está relacionado ao ângulo de erro de inclinação, ângulo de azimute H e latitude, e o ângulo de erro de rotação é gerado pela rotação do plano transportador em torno das linhas de cabeça e cauda, isto é, o eixo sensível OM, portanto o ângulo de erro não tem influência no valor medido MOM em OM.3. ResumoHaverá muitas fontes de erros no processo de busca do norte. Em termos de compensação de erros, a Micro-Magic Inc tem buscado tecnologias mais maduras e dispositivos inerciais mais econômicos. No novo localizador norte MEMS para perfuração de mineração NF1000, a função de compensação de atitude é adicionada, bem como o localizador norte econômico NF2000 e o menor localizador norte MEMS de três eixos do mundo NF3000, esperando que você entenda. NF1000Buscador norte dinâmico MEMS de alto desempenho inercial do sistema de navegação -

Pontos-chaveProduto: Método de Posicionamento no Solo com IMU e Câmera FixaPrincipais recursos:Componentes: Unidade de Medição Inercial (IMU) e câmera fixa, montada com segurança para posicionamento estável.Função: Combina medição de atitude de alta precisão da IMU com posicionamento visual da câmera para posicionamento preciso no solo.Aplicações: Adequado para drones, robótica e veículos autônomos.Fusão de dados: integra dados da IMU com imagens de câmeras para determinar coordenadas geográficas precisas.Conclusão: Este método aumenta a precisão e a eficiência do posicionamento, ao mesmo tempo que simplifica a calibração, com potencial para amplas aplicações em diversos campos tecnológicos.IntroduzirMétodo de posicionamento no solo no qual uma unidade de medição inercial (IMU) e uma câmera são instaladas fixamente. Ele combina a medição de atitude de alta precisão da IMU e os recursos de posicionamento visual da câmera para obter um posicionamento no solo eficiente e preciso. Aqui estão as etapas detalhadas do método:Primeiro, instale firmemente a IMU e a câmera para garantir que a posição relativa entre elas permaneça inalterada. Este método de instalação elimina as etapas tediosas de calibração da relação de instalação entre a câmera e a IMU no método tradicional e simplifica o processo de operação.Em seguida, o IMU é usado para medir a aceleração e a velocidade angular da portadora no referencial inercial. A IMU contém um sensor de aceleração e um giroscópio, que pode detectar o status de movimento do portador em tempo real. O sensor de aceleração é responsável por detectar a taxa de aceleração atual, enquanto o giroscópio detecta mudanças na direção, ângulo de rotação e atitude de inclinação do transportador. Esses dados fornecem informações importantes para o cálculo subseqüente de atitude e posicionamento.Em seguida, com base nos dados medidos pela IMU, as informações de atitude da transportadora no sistema de coordenadas de navegação são calculadas por meio de operação integral e algoritmo de solução de atitude. Isto inclui o ângulo de guinada, ângulo de inclinação, ângulo de rotação, etc. do transportador. Devido à alta frequência de atualização do IMU, a frequência operacional pode atingir mais de 100 Hz, podendo fornecer dados de atitude de alta precisão em tempo real.Ao mesmo tempo, a câmera captura pontos característicos do solo ou informações de pontos de referência e gera dados de imagem. Esses dados de imagem contêm informações espaciais ricas e podem ser usados para processamento de fusão com dados IMU.Em seguida, as informações de atitude fornecidas pela IMU são fundidas com os dados de imagem da câmera. Ao combinar os pontos característicos da imagem com pontos conhecidos no sistema de coordenadas geográficas, combinados com os dados de atitude do IMU, a posição precisa da câmera no sistema de coordenadas geográficas pode ser calculada.Finalmente, a matriz de projeção é usada para cruzar a interseção da linha normal para obter a posição espacial do alvo. Este método combina os dados de atitude da IMU e os dados de imagem da câmera para obter uma estimativa precisa da posição espacial do alvo, calculando a matriz de projeção e o ponto de interseção.Através deste método, o posicionamento no solo de alta precisão e eficiência pode ser alcançado. A instalação fixa da IMU e da câmera simplifica o processo de operação e reduz erros de calibração. Ao mesmo tempo, a combinação da alta frequência de atualização da IMU e da capacidade de posicionamento visual da câmera melhora a precisão do posicionamento e o desempenho em tempo real. Este método tem amplas perspectivas de aplicação em áreas como drones, robôs e direção autônoma.Deve-se notar que embora este método tenha muitas vantagens, ele ainda pode ser afetado por alguns fatores em aplicações práticas, como ruído ambiental, interferência dinâmica, etc. Portanto, em aplicações práticas, o ajuste de parâmetros e a otimização precisam ser realizados de acordo a condições específicas para melhorar a estabilidade e a confiabilidade do posicionamento.ResumirO artigo acima descreve o método de posicionamento no solo quando a IMU e a câmera estão instaladas fixamente. Ele descreve brevemente a medição de atitude de alta precisão da IMU e as capacidades de posicionamento visual da câmera, e pode alcançar um posicionamento no solo eficiente e preciso. O MEMS IMU desenvolvido independentemente pela Micro-Magic Inc tem precisão relativamente alta, como U3000 e U7000, que são mais precisos e são produtos de nível de navegação. Ele pode localizar e orientar com precisão. Se você quiser saber mais sobre a IMU, entre em contato com nossos técnicos profissionais o mais rápido possível.U7000Rs232/485 Giroscópio Imu Para - Radar/plataforma de estabilização de antena infravermelha U3000Sensor IMU MEMS IMU3000 Precisão 1 Saída Digital RS232 RS485 TTL Modbus Opcional 

Pontos-chaveProduto: Acelerômetro de Quartzo Q-FlexPrincipais recursos:Componentes: Design de pêndulo de quartzo de alta pureza com sistema de feedback de circuito fechado para medições precisas de aceleração.Função: Fornece dados de aceleração precisos e estáveis, com baixo ruído e boa estabilidade a longo prazo, especialmente eficazes em operação em circuito fechado.Aplicações: Ideal para navegação de aeronaves e controle de atitude, exploração geológica e ambientes industriais que exigem medições inerciais precisas.Método de medição: Medição de resposta de frequência em circuito fechado, garantindo estimativa confiável de parâmetros de amortecimento e desempenho preciso.Conclusão: O acelerômetro Q-Flex oferece alta precisão e estabilidade, tornando-o valioso para aplicações de navegação, controle e medição industrial.O acelerômetro Q-Flex é uma espécie de dispositivo de medição inercial, que utiliza o pêndulo de quartzo para medir a aceleração do objeto pela característica de desvio da posição de equilíbrio pela força inercial. Graças ao coeficiente de baixa temperatura do material de quartzo de alta pureza e características estruturais estáveis, o acelerômetro Q-Flex tem alta precisão de medição, baixo ruído de medição, boa estabilidade a longo prazo e é amplamente utilizado no controle de atitude, navegação e orientação de aeronaves, bem como exploração geológica e outros ambientes industriais.1. Método de detecção para acelerômetro Q-FlexQuando o sistema é de malha aberta, porque o sistema não pode produzir momento de feedback, o conjunto do pêndulo está sujeito a um momento de inércia fraco ou ao momento ativo do conversor de torque, o pêndulo de quartzo toca facilmente o ferro da forquilha e o fenômeno saturado, o que o torna é muito difícil testar os parâmetros de amortecimento em malha aberta, portanto, os parâmetros de amortecimento são considerados medidos no estado de malha fechada do sistema.As características de frequência de malha fechada do sistema de controle refletem a variação da amplitude e da fase do sinal de saída com a frequência do sinal de entrada. A resposta de frequência do sistema estabilizado está na mesma frequência do sinal de entrada, e sua amplitude e fase são funções da frequência, portanto, a curva característica amplitude-fase da resposta de frequência pode ser aplicada para determinar o modelo matemático do sistema . Para obter os parâmetros reais de amortecimento do acelerômetro, é utilizado o método de medição da resposta em frequência em malha fechada.No método de medição de resposta de frequência em circuito fechado, o acelerômetro é fixado na mesa de vibração horizontal no estado de “pêndulo”, de modo que a direção de entrada de aceleração da mesa de vibração esteja alinhada com o eixo sensível do acelerômetro e o acelerômetro seja colocado horizontalmente no estado de “pêndulo”, o que pode eliminar a assimetria da força gravitacional na aceleração de entrada. A colocação horizontal do acelerômetro no “estado pêndulo” elimina o efeito da gravidade na assimetria da aceleração de entrada.Fig.1 Amplitude do circuito fechado Curva característica de frequência do qfasAo controlar o agitador horizontal, um sinal de aceleração senoidal de 6 g (g é a aceleração da gravidade, 1 g ≈ 9,8 m/s2), com frequência crescente gradualmente de 0 a 600 Hz, é aplicado ao acelerômetro Q-Flex, que pode refletir a atenuação de amplitude e o atraso de fase da saída do acelerômetro dentro da faixa de projeto e largura de banda do acelerômetro. O acelerômetro produzirá a saída correspondente sob a ação da mesa vibratória, o registrador de alta taxa de amostragem conectado a ambos os lados da resistência de amostragem, registrando a saída do acelerômetro e traçando a curva característica de amplitude-frequência mostrada na Figura 1.Na banda passante da curva característica amplitude-frequência do acelerômetro, o acelerômetro flexural de quartzo mantém uma boa capacidade de acompanhamento de aceleração, com o aumento da frequência de aceleração de entrada, o pico de ressonância do sistema em 565Hz, o pico de ressonância é Mr = 32dB, a frequência de corte do sistema é 582Hz, a amplitude do sistema na frequência começou a produzir mais de 3dB de atenuação. Como a inércia rotacional, a rigidez e o restante dos parâmetros da malha de servocontrole do acelerômetro Q-Flex são conhecidos, as características de amplitude-frequência do sistema são usadas para resolver o parâmetro desconhecido δ. A função de transferência em malha fechada do sistema é dada comoEquação 1O método dos mínimos quadrados estima os parâmetros do modelo com base nos dados reais observados, e um conjunto de dados de amplitude de frequência é obtido gerando uma entrada de aceleração externa através de um agitador horizontal, que é medido por um registro de caneta, conforme mostrado na Tabela 1.Tab.1 Amplitudes de FrequênciaamostragemdadosdeqfasA função de resposta amplitude-frequência do sistema acelerômetro flexural de quartzo com parâmetros conhecidos é a função objetivo, e a soma residual dos quadrados com parâmetros desconhecidos é estabelecida comoEquação 2Onde n é o número de pontos característicos selecionados. Usando a equação acima, um valor adequado de δ é selecionado para que D(δ) tenha o valor mínimo. O coeficiente de amortecimento desejado é obtido como δ=7,54×10-4N·m·s/rad usando ajuste de mínimos quadrados.O modelo de simulação de circuito fechado do sistema é estabelecido, e o coeficiente de amortecimento é substituído no modelo da cabeça do acelerômetro flexural de quartzo e o sistema é simulado, e a curva característica amplitude-frequência do sistema é traçada conforme mostrado na Fig. que está mais próximo da curva medida.Fig.2 Característica de frequência de amplitude de realidade e saída de simulação paramétricaAlguns estudos resolveram a distribuição de amortecimento do filme piezoelétrico na superfície do pêndulo pelo método da diferença no domínio do tempo finito, e o coeficiente de amortecimento do filme piezoelétrico do pêndulo é 1,69×10-4N·m·s/rad, que indica que o coeficiente de amortecimento obtido pela identificação da resposta amplitude-frequência do sistema tem a mesma ordem de grandeza do valor teórico calculado, e o erro se origina do amortecimento do material da estrutura mecânica, o erro de montagem durante instalação e teste, erro de entrada do shaker e outros fatores ambientais. fatores ambientais.2.ConclusãoA Micro-Magic Inc fornece acelerômetros de quartzo de alta precisão, como AC-5, com pequeno erro e alta precisão, que têm uma estabilidade de polarização de 5μg, repetibilidade do fator de escala de 50 ~ 100ppm e um peso de 55g, e podem ser amplamente usado nas áreas de perfuração de petróleo, sistema de medição de microgravidade de transportadores e navegação inercial. AC5Grande faixa de medição 50g Acelerômetro de pêndulo de quartzo Acelerômetro flexível de quartzo 

Pontos-chaveProduto: Soluções de navegação integrada GNSS/INSPrincipais recursos:Componentes: O sistema integrado inclui receptor GNSS, Unidade de Medição Inercial (IMU) e sensores opcionais como LiDAR ou hodômetros.Função: Mantém a precisão e a estabilidade durante a perda de sinal GNSS usando sensores adicionais ou restrições de estado de movimento como ZUPT.Aplicações: Ideal para navegação urbana, mineração, exploração de petróleo e outros ambientes com possíveis obstruções de sinal.Navegação Inercial: Utiliza giroscópios e acelerômetros para medir posição, velocidade e aceleração.Conclusão: O design do sistema integrado está evoluindo, com soluções que melhoram a robustez em ambientes desafiadores, ao mesmo tempo que equilibram custos e complexidade.Num sistema de navegação integrado GNSS/INS, as medições GNSS desempenham um papel crítico na correção do INS. Portanto, o bom funcionamento do sistema integrado depende da continuidade e estabilidade dos sinais dos satélites. No entanto, quando o sistema opera sob viadutos, copas de árvores ou dentro de edifícios urbanos, os sinais de satélite podem ser facilmente obstruídos ou interferidos, levando potencialmente a uma perda de bloqueio no receptor GNSS. Este artigo discute soluções para manter a precisão e estabilidade dos sistemas de navegação integrados GNSS/INS quando os sinais dos satélites são perdidos.Quando o sinal do satélite fica indisponível por um longo período, a falta de correções GNSS faz com que os erros INS se acumulem rapidamente, especialmente em sistemas com unidades de medição inercial de menor precisão. Este problema leva a um declínio na precisão, estabilidade e continuidade da operação do sistema integrado. Consequentemente, é essencial resolver este problema para aumentar a robustez do sistema integrado em ambientes tão complexos.1.Duas soluções principais para lidar com a perda de sinal de GNSS/INSAtualmente, existem duas soluções principais para enfrentar o cenário de perda de sinal de satélite.Solução 1: Integrar Sensores AdicionaisPor um lado, sensores adicionais podem ser integrados ao sistema GNSS/INS existente, como odômetros, LiDAR, sensores astronômicos e sensores visuais. Assim, quando a perda de sinal do satélite torna o GNSS indisponível, os sensores recentemente adicionados podem fornecer informações de medição e formar um novo sistema integrado com o INS para suprimir a acumulação de erros do INS. Os problemas com esta abordagem incluem o aumento dos custos do sistema devido aos sensores adicionais e à complexidade potencial do projeto se os novos sensores exigirem modelos de filtragem complexos.Fig.1 Visão geral do sistema de navegação integrado GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.Solução 2: Tecnologia ZUPTPor outro lado, um modelo de posicionamento com restrições de estado de movimento pode ser estabelecido com base nas características de movimento do veículo. Este método não requer a adição de novos sensores ao sistema integrado existente, evitando assim custos adicionais. Quando o GNSS não está disponível, as novas informações de medição são fornecidas pelas restrições de estado de movimento para suprimir a divergência INS. Por exemplo, quando o veículo está parado, a tecnologia de atualização de velocidade zero (ZUPT) pode ser aplicada para suprimir o acúmulo de erros INS.ZUPT é um método de baixo custo e comumente usado para mitigar a divergência do INS. Quando o veículo está parado, a velocidade do veículo deveria teoricamente ser zero. Porém, devido ao acúmulo de erros INS ao longo do tempo, a velocidade de saída não é zero, portanto a velocidade de saída INS pode ser usada como uma medida do erro de velocidade. Assim, com base na restrição de que a velocidade do veículo seja zero, uma equação de medição correspondente pode ser estabelecida, fornecendo informações de medição para o sistema integrado e suprimindo o acúmulo de erros INS.Fig.2 O fluxograma do algoritmo GNSSIMU baseado em ZUPT fortemente acoplado ao CERAV.No entanto, a aplicação do ZUPT exige que o veículo esteja parado, tornando-o uma tecnologia estática de atualização de velocidade zero que não pode fornecer informações de medição durante as manobras normais do veículo. Em aplicações práticas, isto exige que o veículo pare frequentemente a partir de um estado de movimento, reduzindo a sua manobrabilidade. Além disso, o ZUPT exige a detecção precisa dos momentos estacionários do veículo. Se a detecção falhar, informações de medição incorretas poderão ser fornecidas, levando potencialmente à falha deste método e até mesmo fazendo com que a precisão do sistema integrado diminua ou divirja.ConclusãoA perda de sinais de satélite pode causar rápida acumulação de erros no INS, particularmente em ambientes complexos como áreas urbanas. Duas soluções principais são apresentadas: adicionar sensores adicionais, como LiDAR ou sensores visuais, para fornecer medições alternativas, ou usar restrições de estado de movimento como a tecnologia Zero-Velocity Update (ZUPT) para corrigir erros de INS. Cada abordagem tem suas próprias vantagens e desafios, com a integração de sensores aumentando os custos e a complexidade, enquanto o ZUPT exige que o veículo esteja parado e detectado com precisão para ser eficaz.A Micro-Magic Inc está na vanguarda da tecnologia de navegação inercial e lançou recentemente três produtos MEMS INS auxiliados por GNSS com vários níveis de precisão (nível industrial, nível tático e nível de navegação). Notavelmente, o MEMS GNSS/INS I3500 de nível industrial apresenta uma instabilidade de polarização de 2,5°/h e um passeio aleatório angular de 0,028°/√hr, juntamente com um acelerômetro MEMS de alta precisão com uma grande faixa (±6g, instabilidade de polarização zero

Pontos-chaveProduto: Acelerômetro MEMS de alta precisão ACM 1200Características:Estabilidade de polarização: 100 mg para deslocamento confiável de zero gResolução: 0,3 mg para medições precisasFaixa de temperatura: Calibrada de fábrica de -40°C a +80°CAplicações: Projetado para monitoramento de inclinação em estruturas hidráulicas, engenharia civil e infraestruturaVantagens: Alta precisão (precisão de inclinação de 0,1°), eficaz em ambientes dinâmicos, atende critérios-chave como baixo ruído, repetibilidade e sensibilidade de eixo cruzado, melhorando a confiabilidade e o desempenho a longo prazo em sistemas de detecção de inclinação.No campo dos sistemas MEMS, os acelerômetros capacitivos tornaram-se uma tecnologia fundamental para detecção de inclinação ou inclinação. Estes dispositivos, essenciais para diversas aplicações industriais e de consumo, enfrentam desafios significativos, especialmente em ambientes dinâmicos onde a vibração e o choque são predominantes. Alcançar alta precisão, como precisão de inclinação de 0,1°, requer abordar uma série de especificações técnicas e fatores de erro. Este artigo investiga os principais critérios e soluções para detecção de inclinação eficaz usando acelerômetros MEMS.1. Critérios-chave para detecção precisa de inclinaçãoEstabilidade de polarização: A estabilidade de polarização refere-se à capacidade do acelerômetro de manter um deslocamento consistente de zero g ao longo do tempo. A alta estabilidade de polarização garante que as leituras do sensor permaneçam confiáveis e não desviem, o que é crucial para manter a precisão nas medições de inclinação. Compensação de sobretemperatura: variações de temperatura podem causar alterações no deslocamento de zero g do acelerômetro. Minimizar essas mudanças, conhecidas como compensação de temperatura, é essencial para manter a precisão em diferentes condições operacionais.Baixo ruído: O ruído nas leituras do sensor pode afetar significativamente a precisão das medições de inclinação. Acelerômetros de baixo ruído são vitais para obter leituras de inclinação precisas e estáveis, especialmente em ambientes estáticos.Repetibilidade: A repetibilidade refere-se à capacidade do sensor de produzir a mesma saída sob condições idênticas em vários testes. A alta repetibilidade garante um desempenho consistente, o que é fundamental para uma detecção confiável de inclinação.Retificação de vibração: Em ambientes dinâmicos, a vibração pode distorcer os dados de inclinação. A retificação eficaz da vibração minimiza o impacto dessas perturbações, permitindo medições precisas de inclinação mesmo quando o sensor está sujeito a vibrações externas.Sensibilidade do eixo cruzado: Este parâmetro mede o quanto a saída do sensor é afetada pelas acelerações perpendiculares ao eixo de medição. A baixa sensibilidade do eixo cruzado é essencial para garantir que o acelerômetro responda com precisão à inclinação apenas ao longo do eixo pretendido.2.Desafios em Ambientes DinâmicosAmbientes dinâmicos representam desafios significativos para acelerômetros MEMS em aplicações de detecção de inclinação. A vibração e o choque podem introduzir erros que corrompem os dados de inclinação, levando a imprecisões significativas nas medições. Por exemplo, conseguir 1° é mais viável. Compreender o desempenho do sensor e as condições ambientais da aplicação é crucial para otimizar a precisão da medição de inclinação.3.Fontes de erros e estratégias de mitigaçãoVárias fontes de erro podem afetar a precisão dos acelerômetros MEMS na detecção de inclinação: Precisão e mudança de polarização zero-g: Erros de polarização zero-g podem surgir de soldagem, alinhamento do gabinete da PCB e mudanças de temperatura. A calibração pós-montagem pode reduzir esses erros.Precisão de Sensibilidade e Tempco: Variações na sensibilidade devido a mudanças de temperatura devem ser minimizadas para garantir leituras precisas.Não linearidade: As respostas não lineares podem distorcer as medições e precisam ser corrigidas por meio de calibração.Histerese e estabilidade a longo prazo: A histerese e a estabilidade ao longo da vida útil do sensor podem afetar a precisão. Essas questões são frequentemente abordadas por meio de práticas de fabricação e design de alta qualidade.Umidade e dobra de PCB: Fatores ambientais, como umidade e tensões mecânicas de dobra de PCB, podem introduzir erros adicionais. A manutenção in-situ e os controles ambientais são necessários para mitigar esses efeitos.Por exemplo, o Acelerômetro MEMS de Alta Precisão ACM 1200 é adaptado especificamente para aplicações de inclinação. Possui estabilidade de polarização de 100 mg e resolução de 0,3 mg A calibração de fábrica caracteriza toda a cadeia de sinal do sensor quanto à sensibilidade e polarização em uma faixa de temperatura especificada (normalmente -40°C a +80°C), garantindo alta precisão e confiabilidade em instalação. É adequado para instalação de longo prazo em estruturas hidráulicas, como barragens de concreto, barragens de painel e barragens de terra e rocha, bem como em edifícios civis e industriais, estradas, pontes, túneis, leitos de estradas e fundações de engenharia civil. Facilita a medição de mudanças de inclinação e permite a coleta automatizada de dados de medição.4. ConclusãoOs acelerômetros capacitivos MEMS são essenciais para obter uma detecção precisa de inclinação, mas devem superar vários desafios, especialmente em ambientes dinâmicos. Critérios-chave como estabilidade de polarização, compensação de temperatura, baixo ruído, repetibilidade, retificação de vibração e sensibilidade do eixo cruzado desempenham papéis críticos para garantir medições precisas. Abordar fontes de erro por meio de calibração e empregar soluções integradas como iSensors pode melhorar significativamente o desempenho e a confiabilidade dos sistemas de detecção de inclinação. À medida que a tecnologia avança, estes sensores continuarão a evoluir, oferecendo ainda maior precisão e robustez para uma ampla gama de aplicações. ACM1200Tipo atual da indústria do elevado desempenho fábrica do sensor do acelerômetro de Mems  

Pontos-chaveProduto: MEMS IMU UF300A da Micro-Magic Inc (grau de navegação) vs UF100A (grau tático).Recursos do UF300A de nível de navegação:Tamanho: Compacto para diversas aplicaçõesGiroscópio: repetibilidade de polarização

Pontos-chave**Produto:** Giroscópio MEMS para instrumentos inerciais**Características:**– **Materiais:** Ligas metálicas, materiais funcionais, polímeros orgânicos, não metais inorgânicos– **Influenciadores de estabilidade:** Defeitos microscópicos, tamanho de grão, textura, tensão interna– **Impacto Ambiental:** Desempenho afetado por sobrecarga, vibração e ciclos de temperatura– **Regulamentação da Microestrutura:** Uso de compósitos SiC/Al para reduzir a densidade de discordância e melhorar a resistência**Vantagens:** Melhora a precisão e estabilidade a longo prazo, o controle de microestrutura personalizado garante confiabilidade sob condições variadas, crucial para aplicações aeroespaciais e perfilagem de precisão.Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da exploração petrolífera, aeroespacial, mineração, topografia e mapeamento e outros campos, a precisão e a estabilidade a longo prazo de instrumentos de precisão, como o giroscópio MEMS, tornaram-se cada vez mais urgentes. Estudos têm mostrado que a instabilidade dimensional dos materiais é uma das principais razões para a baixa precisão e estabilidade dos instrumentos inerciais. A estabilidade dimensional é diferente da expansão térmica ou do desempenho do ciclo térmico, é o principal índice de desempenho de materiais de peças mecânicas de precisão, refere-se à capacidade das peças de manter seu tamanho e forma originais em um ambiente específico.Material de instrumento inercial baseado em giroscópio MEMSExistem quatro tipos principais de materiais componentes de instrumentos inerciais, um é o metal (como alumínio e liga de alumínio, aço inoxidável, cobre e liga de cobre, liga de titânio, berílio, ouro, etc.) e seus materiais compósitos; Em segundo lugar, materiais funcionais (como liga magnética macia de ferro-níquel, liga magnética dura de samário-cobalto, liga magnética dura de Al-níquel-cobalto, etc.); Terceiro, polímeros orgânicos (tais como politetrafluoroetileno, borracha, resina epóxi, etc.); O quarto é o não-metal inorgânico (como vidro de quartzo, cerâmica processável, etc.), dos quais a maior quantidade é metal e seus materiais compósitos.Nos últimos anos, fizemos avanços na fabricação de usinagem de alta precisão e tecnologia de montagem baixa/sem estresse, mas ainda descobrimos que após a entrega do instrumento, há um lento desvio na precisão e não podemos alcançar estabilidade a longo prazo. Na verdade, após a determinação do projeto estrutural, processamento de peças e processo de montagem, a estabilidade a longo prazo da precisão do instrumento depende das características intrínsecas do material.As propriedades intrínsecas do material (como defeitos microscópicos, segunda fase, tamanho de grão, textura, etc.) afetam diretamente a estabilidade dimensional do material. Além disso, o material do instrumento também sofrerá alterações dimensionais irreversíveis sob a interação com o ambiente externo (campo de tensão, campo de temperatura e tempo, etc.). A Figura 1 mostra a relação entre a precisão do instrumento inercial e as condições de serviço, microestrutura do material e alteração de tamanho. Tomando como exemplo o giroscópio MEMS, suas condições de trabalho e ambiente de armazenamento têm impacto na estabilidade dimensional do material. Mesmo que o giroscópio MEMS tenha um sistema de controle de temperatura, se a microestrutura do próprio material for instável, houver uma segunda fase metaestável ou se houver tensão residual macro/micro durante a montagem, a precisão do instrumento irá variar.Figura 1 A relação entre a precisão dos instrumentos inerciais, condições de serviço, microestrutura e alterações dimensionaisFatores que influenciam a mudança materialAs propriedades intrínsecas dos materiais do giroscópio MEMS incluem principalmente defeitos microscópicos, segunda fase, grão, textura e tensão interna, etc. Os fatores ambientais externos interagem principalmente com as propriedades intrínsecas para causar mudanças dimensionais.1. Densidade e morfologia de defeitos microscópicosOs defeitos microscópicos em metais e ligas incluem vagas, deslocamentos, gêmeos e limites de grãos, etc. O deslocamento é a forma mais típica de defeito microscópico, que se refere aos defeitos formados pelo arranjo irregular de átomos em cristais dispostos regularmente, como a ausência ou aumento do meio plano atômico de deslocamento de borda. Devido ao deslocamento introduzir volume livre em cristais perfeitos, são causadas alterações no tamanho do material, conforme mostrado na Figura 2. Porém, no caso do mesmo número de átomos, a existência do deslocamento faz com que apareça o volume livre ao redor dos átomos, o que se reflete no aumento do tamanho da liga.Figura 2 Esquema do efeito da densidade de defeitos microscópicos em materiais na dimensão do material2. Influência do grão e da textura na estabilidadeA relação entre a deformação ε do metal ou liga sob tensão aplicada σ e o tamanho de grão d do material, a densidade ρ da discordância móvel, a tensão σ0 necessária para o início da primeira discordância e o módulo de cisalhamento G do material é derivado:Pode-se perceber pela fórmula que o refinamento do grão pode reduzir a deformação gerada, que também é a direção norteadora da regulação da microestrutura no processo de estabilização.Além disso, na produção real, ao utilizar barras extrudadas e placas laminadas para processar componentes de instrumentos de precisão, também é necessário prestar atenção à anisotropia do material, conforme mostrado na Figura 3. Tomando como exemplo a liga 2024Al para estrutura de giroscópio mecânico , a estrutura na figura 3 (a) geralmente adota barra de liga de alumínio 2024 extrudada. Devido à grande deformação plástica, os grãos apresentarão orientação preferencial para formar textura, conforme mostrado na figura 3 (b) e (c), textura refere-se ao estado em que a orientação cristalina do material policristalino se desvia significativamente da distribuição aleatória.Figura 3 Microestrutura da haste de liga 2024Al para estruturas de giroscópio mecânicoProdutos no artigo3. A influência do ambiente na estabilidade dimensional dos materiais Em geral, os instrumentos inerciais precisam manter a estabilidade da precisão a longo prazo sob condições como grandes sobrecargas, vibrações e choques, e ciclos de temperatura, o que apresenta requisitos de estabilização mais exigentes para a microestrutura e propriedades dos materiais. Tomando como exemplo os compósitos SiC / 2024Al de grau instrumental, a estabilidade dimensional a longo prazo é alcançada com o processo de estabilização na fabricação de estruturas de instrumentos inerciais. Os resultados mostram que a amplitude da mudança de tamanho (~ 1,5×10-4) causada pelo processo de manutenção de temperatura constante do compósito SiC/alumínio puro (apenas a tensão interna influencia a mudança de tamanho) é maior do que a da liga de alumínio. processo de manutenção de temperatura constante (apenas a precipitação do envelhecimento influencia a mudança de tamanho) (~ -0,8×10-4). Quando a matriz se torna liga de Al, o efeito da tensão interna do compósito na mudança dimensional será ainda mais amplificado, conforme mostrado na Figura 4. Além disso, em diferentes ambientes de serviço, a tendência de mudança de tensão interna do mesmo material é diferente , e até mesmo a tendência oposta de mudança de tamanho será mostrada. Por exemplo, os compósitos SiC/2024Al produzem liberação de tensão de compressão a uma temperatura constante de 190 ° C, e o tamanho aumenta, enquanto a liberação de tensão de tração ocorre em 500 choques frios e quentes a -196 ~ 190 ° C, e o tamanho diminui.Portanto, ao projetar e utilizar compósitos com matriz de alumínio, é necessário verificar completamente a carga de temperatura de serviço, o estado de tensão inicial e o tipo de material da matriz. Atualmente, a ideia de projeto de processo baseada na estabilização de tensões é realizar choques térmicos e frios cobrindo sua faixa de temperatura de serviço, liberar tensões internas, formar um grande número de estruturas de deslocamento estáveis dentro do material compósito e promover um grande número de precipitação secundária. .Figura 4 Mudanças dimensionais em ligas e compósitos de alumínio durante envelhecimento em temperatura constanteMedidas para melhorar a estabilidade dimensional dos componentes1. Regulação e otimização de microdefeitosA seleção de um novo sistema de materiais é uma forma eficaz de controlar microdefeitos. Por exemplo, o uso de compósitos de SiC/Al de grau instrumental, partículas de cerâmica de SiC para fixar o deslocamento na matriz de alumínio, reduzir a densidade do deslocamento móvel ou alterar o tipo de defeito no metal. Tomando como exemplo os compósitos SiC/Al, a pesquisa mostra que quando a distância média entre as partículas cerâmicas nos compósitos é reduzida para 250 nm, o compósito com falha de camada pode ser preparado, e o limite elástico do compósito com falha de camada é 50 % superior ao compósito sem falha de camada, conforme Figura 5.Figura 5 Dois tipos de morfologia de material compósitoDeve-se ressaltar que ao desenvolver a rota do processo de controle organizacional, também é necessário selecionar o sistema de material apropriado e os parâmetros do processo de choque térmico e frio em combinação com as condições de estresse e a faixa de temperatura de trabalho do ambiente de serviço do instrumento inercial. No passado, a seleção do sistema de materiais e dos parâmetros do processo dependia da experiência e de um grande número de dados de desempenho, o que resultava em base teórica insuficiente para o projeto do processo devido à falta de suporte microestrutural. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de testes analíticos, a avaliação quantitativa ou semiquantitativa da densidade e morfologia dos defeitos microscópicos pode ser alcançada por meio de difratômetro de raios X, microscópio eletrônico de varredura e microscópio eletrônico de transmissão, que fornece suporte técnico para materiais otimização do sistema e triagem de processos. 2. Regulação de grão e textura O efeito da textura na estabilidade dimensional é a anisotropia que causa a mudança dimensional. Conforme mencionado anteriormente, a estrutura do giroscópio MEMS tem requisitos verticais extremamente rígidos na direção axial e radial, e o erro de processamento deve ser controlado na ordem de mícrons para evitar causar o desvio centróide do giroscópio MEMS. Por este motivo, a barra extrudada 2024Al foi submetida a tratamento térmico de deformação. A Figura 6 mostra as fotos metalográficas da deformação por compressão axial de 40% da liga de alumínio extrusada 2024 e as fotos da microestrutura antes e depois da deformação térmica. Antes do tratamento térmico de deformação, é difícil calcular o tamanho do grão axial, mas após o tratamento térmico de deformação, o grau equiaxial do grão na borda da barra é 0,98, e o grau equiaxial do grão é significativamente aumentado . Além disso, pode-se observar na figura que a pequena diferença de resistência à deformação entre o axial e o radial da amostra original é de 111,63 MPa, apresentando forte anisotropia. Após o tratamento térmico de deformação, os valores de resistência à pequena deformação axial e radial foram de 163 MPa e 149 MPa, respectivamente. Em comparação com a amostra original, a proporção de resistência à pequena deformação axial e radial mudou de 2,3 antes do tratamento térmico de deformação para 1,1, indicando que a anisotropia do material foi melhor eliminada após o tratamento térmico de deformação.Figura 6 Diagrama esquemático de tratamento isotrópico, alterações microestruturais e testes de desempenho de haste de liga de alumínioPortanto, quando barras ou placas de liga de alumínio devem ser utilizadas para processar componentes de instrumentos inerciais, recomenda-se aumentar o link de tratamento térmico de deformação, eliminar a textura, obter organização isotrópica e evitar a anisotropia da deformação. As informações estatísticas de textura podem ser obtidas por EBSD em SEM, TKD em TEM ou XRD tridimensional, e as alterações de textura podem ser analisadas quantitativamente.ConclusãoCom base na necessidade urgente de estabilidade de precisão a longo prazo de instrumentos inerciais, este artigo revisa sistematicamente a influência da estabilidade dimensional do ponto de vista da ciência dos materiais e propõe como melhorar a estabilidade de precisão a longo prazo de instrumentos inerciais a partir das características intrínsecas. de materiais. O NF-1000, em um pacote de cerâmica LCC, é um giroscópio MEMS atualizado para localização do norte baseado no MG-502, e seu alcance foi aumentado de 50-100°/s para 500°/s, alcançando um marco. Os materiais são essenciais para a estabilidade a longo prazo e são a base para o seu melhor desempenho. Espero que através deste artigo você possa entender o conhecimento do giroscópio MEMS, se quiser saber mais informações pode ler produtos e artigos relacionados. MG502Mg-502 Mems de alta precisão giroscópios de eixo único  

Pontos-chaveProduto: MEMS North Finder miniaturizado de alta precisãoPrincipais recursos:Componentes: Unidade de Medição Inercial (IMU) com giroscópio e acelerômetro MEMS de 3 eixos, além de circuitos de alimentação, controle e exibição.Função: Fornece rumo preciso de forma autônoma, não afetado por satélites ou clima.Aplicações: Usado em mineração, exploração de petróleo, navios e túneis.Navegação Inercial: Mede posição, velocidade e aceleração usando giroscópios e acelerômetros.Conclusão: O design do MEMS North Finder está evoluindo, com modelos como o NF1000 adaptando-se a formatos cilíndricos para indústrias especializadas, como a extração de petróleo.Como um instrumento para medir o ângulo entre o norte e o norte verdadeiro, o localizador de norte pode fornecer informações precisas de orientação e atitude no ambiente de base estática e desempenha um papel importante na mineração, exploração de petróleo, equipamentos de navios, penetração de túneis e outros campos. Hoje em dia, todas as esferas da vida têm requisitos cada vez mais elevados para o tamanho e precisão do buscador do norte, de modo que o buscador do norte é mais preciso e miniaturizado.Originalmente, começarei do ponto de vista básico, focando na composição do sistema de busca do norte, para que todos possam entender o localizador do norte com mais clareza.Os componentes básicos do buscador do norteO localizador norte MEMS pode fornecer informações de direção ao corpo em movimento de maneira totalmente autônoma, trabalhando sem depender de satélites, não sendo afetado pelo clima e não exigindo operações complexas. Ele não apenas fornece a interface de saída de dados para o computador, mas também fornece uma boa interface homem-máquina.O localizador MEMS North é composto principalmente pelo módulo de medição inercial (IMU) e pela parte da linha, e o diagrama de blocos de hardware é mostrado na Figura 1. A unidade de medição inercial (IMU) é composta por giroscópio e mecanismo rotativo. A parte do circuito é composta principalmente por quatro placas de circuito, incluindo: placa de potência, placa de controle, placa amplificadora de potência e placa de base. A Tabela 1 mostra os componentes do sistema de busca ao norte.Figura 1 Diagrama de blocos de hardware do buscador norteTabela 1 Componentes do buscador NorteExistem dois indicadores no painel do localizador norte MEMS: indicador norte buscador e indicador de fonte de alimentação; Dois botões: botão norte e botão liga / desliga; Um display digital de cinco dígitos e sete segmentos; Um fusível; O dispositivo é conectado externamente com dois conectores: uma tomada de alimentação e uma tomada de interface de comunicação.O localizador Norte é composto por unidades de medida inercial e algoritmos, que segue o mesmo princípio do sistema de navegação inercial, a diferença é que algoritmos diferentes formam sistemas diferentes. Portanto, o sistema de busca ao norte também é um sistema de navegação inercial.O sistema de navegação inercial pode medir informações de posição, velocidade instantânea e aceleração e velocidade angular através de componentes de medição inercial sem interferência do ambiente externo, sem radiação e em segredo, e pode fornecer continuamente posição, ângulo de atitude, velocidade linear, velocidade angular e outras informações de parâmetros em aviação, aeroespacial, navegação e campos militares.O princípio básico da navegação inercial é mostrado na Figura 2. O sistema de coordenadas mostrado na figura é oxy, onde (x,y) é a posição instantânea. Na plataforma de um sistema de navegação inercial, a velocidade Vx, Vy e a posição instantânea x e y são obtidas através de cálculo computacional, onde os eixos x e y controlam os eixos de medição de dois acelerômetros respectivamente, e o acelerômetro é usado para medir a aceleração dos dois eixos.Figura 2 Princípio básico da navegação inercialNo sistema de navegação inercial, a superfície da Terra é considerada esférica, então a posição do vetor é representada pela longitude e latitude e, se os eixos x e y apontam para norte e leste respectivamente, a posição do vetor é representada pela longitude e latitude:Onde R é o raio da Terra; φ0 – latitude inicial do transportador; λ0 – longitude inicial do transportador;φ – posição geográfica do transportador; λ – a posição da longitude geográfica do transportador;vx – velocidade sentido norte; vy – velocidade no sentido leste.Uma unidade de medição inercial, também chamada de unidade de navegação inercial, consiste em um acelerômetro e um giroscópio. O sistema de navegação inercial consiste em três partes, incluindo a unidade de medição inercial, o computador e o display. A aceleração da aeronave movendo-se em três direções, transversal, longitudinal e vertical, é medida por três acelerômetros, e a rotação da aeronave em três direções, longitudinal e vertical, é medida pelo giroscópio com três graus de liberdade. O computador calcula a velocidade e a posição do avião; Todos os tipos de dados de informações de navegação são exibidos no display.ConclusãoA maior parte do buscador do norte tem formato de cubo, mas com a crescente demanda de várias indústrias, a aparência do buscador do norte também muda. Por exemplo, o NF1000 é um buscador norte projetado para exploração de petróleo, perfuração direcional e mineração, e seu formato fez um grande avanço, evoluindo de um cubo para um cilindro, que pode ser bem adaptado ao formato da sonda. Por ser um buscador norte MEMS, ele contém um giroscópio MEMS de três eixos e um acelerômetro MEMS de três eixos.Espero que através deste artigo você possa entender a estrutura do localizador norte MEMS miniaturizado de alta precisão. Se você estiver interessado em mais conhecimento sobre o buscador norte, entre em contato conosco.  NF1000Buscador norte dinâmico MEMS de alto desempenho inercial do sistema de navegação