Produto: Giroscópio MEMS de nível de navegação
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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.
O 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 técnico | Unidade | Significado |
| Faixa de medição | (°)/s | Efetivamente sensível à faixa de velocidade angular de entrada |
| Viés zero | (°)/h | A 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 | (°)/s | A 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 escala | V/(°)/s、mA/(°)/s | A razão entre a mudança na saída e a mudança na entrada a ser medida. |
| Largura de banda | Hz | No 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 MEMS
Se 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 giroscópio | Taxa de deriva aleatória/(°)·h-1 |
| Giroscópio de rolamento de esferas | 10-1 |
| Giroscópio de rolamento rotativo | 1-0,1 |
| Giroscópio flutuante líquido | 0,01-0,001 |
| Giroscópio flutuante de ar | 0,01-0,001 |
| Giroscópio sintonizado dinamicamente | 0,01-0,001 |
| Giroscópio eletrostático | 0,01-0,0001 |
| Giroscópio ressonante hemisférico | 0,1-0,01 |
| Giroscópio laser de anel | 0,01-0,001 |
| Giroscópio de fibra óptica | 1-0,1 |
Tabela 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.
| Aplicativo | Requisitos para taxa de deriva aleatória de giroscópio/(°)·h-1 |
| Avaliar giroscópio no sistema de controle de vôo | 150-10 |
| Giroscópio vertical no sistema de controle de vôo | 30-10 |
| Giroscópio direcional no sistema de controle de vôo | 10-1 |
| Sistema de orientação inercial de mísseis táticos | 1-0,1 |
| Bússola giroscópica marítima, sistema de atitude de rumo amarrado, posição lateral de artilharia, sistema de navegação inercial de veículo terrestre | 0,1-0,01 |
| Sistemas de navegação inercial para aeronaves e navios | 0,01-0,001 |
| Míssil estratégico, sistema de orientação inercial de mísseis de cruzeiro | 0,01-0,0005 |
Tabela 3 Requisitos para taxa de desvio aleatório do giroscópio em diversas aplicações
A 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-101 | MG-401 | MG-501 | |
| Faixa dinâmica (graus/s) | ±100 | ±400 | ±500 |
| Instabilidade de polarização (graus/h) | 0,1 | 0,5 | 2 |
| Passeio aleatório angular (°/√h) | 0,005 | 0,025~0,05 | 0,125-0,1 |
| Estabilidade de polarização (1σ 10s)(graus/h) | 0,1 | 0,5 | 2~5 |
Tabela 4 Tabela de comparação de parâmetros de três giroscópios MEMS de nível de navegação
Espero 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.
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