MIMU及载体空间姿态演示软件设计+文献综述(3)
时间:2017-03-12 09:26 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
MEMS发展迅速，1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60～120μm 的硅微型静电电机；随后相关的学术会议被召开，专家学者以及研究者得以相互 交流相关的知识和看法，所以从20世纪80年代后期开始MEMS就逐步成为世界各 个国家研究的重要方向， MEMS技术的研究开发也成为一个热点，一种前沿技术。 MEMS是一种多学科交叉的技术。目前，市场上对于它的研究越来越多元化， 它广泛应用于各个领域。在军事应用领域，MEMS传感器可以用来制造武器装备 和提高已有武器装备的性能、可以制造无人驾驶的飞机、能进行战场实时报道的 微型检测器、地形和地雷探测仪、导弹以及具有战斗能力的机器人；在汽车电子 应用领域，MEMS传感器替换了很多汽车中传统的传感器，常用于发动机和车身 控制系统，导航系统以及安全系统等辅助设备控制系统，同时也提高了汽车系统 的可靠性；在航天航空领域，由于其独特且恶劣的环境因素，MEMS传感器多用 于仪表的测量，包括温度、风速、流速、压力以及磁场等参数，它改进了航空器 械仪表的体积和重量，对于其稳定性和抗震耐压性也有重要的影响。MEMS的应 用还包括很多，如在生物应用领域，环境控制领域，食品安全领域，通信工程， 家庭服务等等，这里就不一一列举了。总之，我们可以看到，MEMS传感器相比 传统的传感器的应用更加的广泛，然而它之所以可以在各个领域成为支柱技术不 仅仅是因为其作为集成电路所具备的一些优点，更是由它本身的特点所决定的， 具体如下： (1)MEMS器件的体积相比传统的集成芯片器件，在体积上减少了几个数量 级，大约在um到mm数量级的范围之内，甚至可以达到极端水平，并且其质量非 常小，在使用的过程中功耗低，惯性很小，响应时间短，谐振频率高。 (2)它的主要材料是单晶体物质一硅，因此它具有硅的一些优良特性，例如硬 度、强度、密度以及热传导率等。 (3)基于硅微加工技术，MEMS器件可以被大量生产，从而可以使成本大大降 低。 (4)MEMS能将不同的功能如传感器和外部的执行单元集合在一起，形成一个 单一的集成芯片，并向着复杂、智能以及稳定的方向发展[6] 。 MEMS 陀螺仪是 MEMS 器件里的重要一支，也是 MIMU的一个主要组成部 分。陀螺仪是感测旋转的一种装置。在 MEMS 技术兴起之前，陀螺仪依次经历 了液浮陀螺、动力调谐陀螺、激光陀螺这几个阶段。 20 世纪 90 年代以来，出现了各种以微电子机械技术和纳米技术制造的微机 械陀螺仪，常见的结构类型有音叉式、框架式和振动轮式等几种。与其他类型的 陀螺仪相比，MEMS 陀螺仪具有以下几个特点： (1)微型化和集成化 硅微机械振动陀螺仪是采用半导体集成电路工艺和硅微机械加工技术开发 的，由于所有零部件都制作在硅晶片上，所以它们的结构都非常小，而且重量轻。 例如美国德雷伯实验室研制的微机械陀螺仪边长就小于 lmm，整个制作好的芯片 重量接近 2mg。另外，硅微机械振动陀螺仪与 IC 工艺的兼容性很好，可以在硅 片上同时制作微机械陀螺仪的主体机械结构部件和信号处理与控制电路。 (2)可靠性高 硅微机械陀螺仪可靠性高的原因在于：一方面微机械陀螺仪机械结构没有高 速转动的转子而只有固定在基地上的振子，通常被视作固态件，而且由于体积其 抗冲击能力强，有的可耐 100000g以上的冲击；另一方面是采用大规模批量生产 (责任编辑：qin) |