MEMS在中期精確到導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用
特性
− ±1g 至 ±200g 測(cè)量范圍
− 長(zhǎng)期的偏置穩(wěn)定性
− 低整流差錯(cuò)
− 超小型20引腳LCC陶瓷封裝密封
(8.9mm x 8.9mm)
− 惡劣環(huán)境
− 小尺寸
− 符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)鉛焊接工藝和SMD貼裝
介紹
中期高精度導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU）、AHRS和控制系統(tǒng)的需要陀螺儀和加速度計(jì)來(lái)
預(yù)測(cè)在自由空間中的運(yùn)動(dòng)物體的位置。加速度計(jì)用于完成初始化和糾正在移動(dòng)
中的陀螺儀的漂移。
在這里我們主要比較±10g的Colibrys加速度計(jì)MS9010.D和RS9010的主要參數(shù)。目前正開(kāi)發(fā)的方向，主要是以支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和作為最佳加速度計(jì)選擇的指引。對(duì)四個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行了比較，包括偏置重復(fù)性、尺度因素、非對(duì)準(zhǔn)軸誤差和振動(dòng)整流差錯(cuò)。RS9010.A有優(yōu)于5mg的長(zhǎng)期偏置重復(fù)性，而一開(kāi)始的RS9010.A樣品僅優(yōu)于1.5mg。MS9010.D的尺度因素重復(fù)性達(dá)到400ppm,而RS9010.A是150ppm。此外，RS9010.A的振動(dòng)整流差錯(cuò)可能優(yōu)于100µg/g²。
Colibrys考慮的各類需求，為AHRS廠家提供了大量的加速度計(jì)的選擇，從標(biāo)準(zhǔn)MS9010.D和MS9005.D，它們有最好的性價(jià)比能比，到后來(lái)RS9010.A，作為高性能系統(tǒng)的最佳選擇。量程范圍也有±2g到±200g之間各種選擇。
慣性加速度計(jì)選擇上主要的產(chǎn)品差異是長(zhǎng)期偏置重復(fù)性、尺度因子穩(wěn)定性和非對(duì)準(zhǔn)軸誤差。這些參數(shù)非常重要，因?yàn)槿魏纹频妮敵鲂盘?hào)將隨時(shí)間推移集成兩次，以確定位置。對(duì)一個(gè)飛行物體來(lái)說(shuō)，高加速度飛行幾分鐘，這可能轉(zhuǎn)化成一個(gè)很大的位置誤差。此外，很多
時(shí)候根據(jù)經(jīng)驗(yàn)安裝的加速度計(jì)，其所在的環(huán)境會(huì)有一些由于臨近發(fā)動(dòng)機(jī)或任何其他來(lái)源的振動(dòng)。振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)的影響被稱為振動(dòng)整流差錯(cuò)。對(duì)于許多應(yīng)用，產(chǎn)品具有非常低外部振動(dòng)敏感性是最為重要的。
Colibrys數(shù)年來(lái)已有MS8010.D和更新的MS9010.D和MS9005.D用于中期高精度導(dǎo)航系統(tǒng)和AHRS應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)。其總長(zhǎng)期偏置穩(wěn)定性為±10g優(yōu)于7.5mg，±5g優(yōu)于3.75mg，同時(shí)尺度因子重復(fù)性優(yōu)于400ppm。圖1顯示了MS9000.D各種量程一年偏置穩(wěn)定性的測(cè)量結(jié)果。
MS9000已經(jīng)清楚地顯示出優(yōu)良的抗沖擊性能，長(zhǎng)期沖擊穩(wěn)定性和許多棘手于沖擊和易于操作的應(yīng)用中的使用能力。甚至還開(kāi)發(fā)了專用于抗沖擊（20'000g）的（HS8000和HS9000）。
應(yīng)用說(shuō)明
RS9010 加速度計(jì)
為了應(yīng)對(duì)新的高端要求，Colibrys目前正在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的技術(shù)平臺(tái)，被稱為IRIS™。它由一種新型的MEMS傳感元件，開(kāi)環(huán)ASIC和一個(gè)溫度傳感器，安置在標(biāo)準(zhǔn)20引腳的LCC封裝內(nèi)。RS9010.A​​是一個(gè)±10g額加速度計(jì)，為精度高、中量程的AHRS設(shè)計(jì)和制造的。
IRIS™技術(shù)包括三個(gè)主要的改進(jìn)：新的MEMS傳感器設(shè)計(jì)，MEMS裝配技術(shù)和電子界面的改善。新的MEMS元件是專為獲取高的偏置和尺度因子穩(wěn)定性而設(shè)計(jì)的。這已通過(guò)對(duì)物理和力學(xué)傳感元件的了解，對(duì)促進(jìn)機(jī)制漂移的分析，然后設(shè)計(jì)能抵抗這些機(jī)制的傳感器取得了成功。IRIS™使用了MEMS的最新的制造技術(shù)，如DRIE和硅熔融鍵合技術(shù)（SFB）。這些都成就了統(tǒng)一和高度可預(yù)測(cè)的制造工藝，具有產(chǎn)量高，可重復(fù)度高的結(jié)果。
以下四個(gè)數(shù)表顯示了RS9010.A​​加速度計(jì)的前期表現(xiàn)。我們可以看到，沖擊和長(zhǎng)時(shí)間老化后的總偏置的漂移包括滯后，優(yōu)于1.5mg。尺度因子的穩(wěn)定性低于150ppm。此外，RS9010.A的振動(dòng)整流差錯(cuò)堪比機(jī)電（Q-Flex型）的規(guī)格。這些綜合性能確保了 RS9010.A 是未來(lái)最適合高性能AHRS的選擇之一。
應(yīng)用說(shuō)明
這幾個(gè)圖表清楚地表明，RS9010.A相比​性能優(yōu)越的​MS9010.D，產(chǎn)品的性能有確實(shí)的提高。下面的幾張圖表，將進(jìn)一步說(shuō)明在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，改進(jìn)性能的RS9010.A的長(zhǎng)期溫度系數(shù)​​，并提出了長(zhǎng)期穩(wěn)定的改進(jìn)性能。
總結(jié)
Colibrys已開(kāi)發(fā)和供應(yīng)不同的加速度計(jì)，其中包括專為中期高精度導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU）和
AHRS設(shè)計(jì)的。 整體長(zhǎng)期偏置穩(wěn)定性約5mg的 MS9010.D 和 MS9005.D 為標(biāo)準(zhǔn)AHRS提出了一個(gè)最佳的性價(jià)比。它們致力于一般援助導(dǎo)航，包括小型噴氣機(jī)、飛機(jī)、備份解決方案和無(wú)人駕駛飛行器（UAV）。這也是應(yīng)用在沖擊和振動(dòng)的惡劣環(huán)境下最好的解決辦法。
UAV的案例
目前正在開(kāi)發(fā)中的RS9010.A,長(zhǎng)期偏置重復(fù)性總體目標(biāo)為1.5mg，已經(jīng)顯示出出色的振動(dòng)整流特性，其值將會(huì)低于100µg/g²（10g產(chǎn)品）。這些性能驗(yàn)證了RS9010.A是未來(lái)的高精度AHRS應(yīng)用的最佳選擇之一，如無(wú)人機(jī)、大型民用飛機(jī)、直升機(jī)和陸路或海上航行，或任何中期精度低g導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU）。
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