ПРИЛОЖЕНИЯ

Ключевые моменты Продукт: Волоконно-оптический гироскоп GF70ZKКлючевые особенности:Компоненты: Для высокоточных инерциальных измерений используются оптоволоконные гироскопы.Функция: Обеспечивает быстрый запуск и надежные навигационные данные для различных приложений.Применение: Подходит для инерциальных навигационных систем, систем стабилизации платформ и систем позиционирования в аэрокосмических и автономных транспортных средствах.Производительность: стабильность нулевого смещения от 0,01 до 0,02, адаптированная к потребностям в точности и диапазоне измерений.Вывод: GF70ZK сочетает в себе компактный размер и низкое энергопотребление, что делает его универсальным выбором для решения сложных навигационных задач в различных отраслях.1. Что такое инерциальная навигацияЧтобы понять, что такое инерциальная навигация, нам сначала нужно разбить это словосочетание на две части, то есть навигация + инерция.Проще говоря, навигация решает проблему перемещения из одного места в другое, указывая направление, обычно с помощью компаса.Инерция, первоначально выведенная из механики Ньютона, относится к свойству объекта, который сохраняет свое состояние движения. Он имеет функцию записи информации о состоянии движения объекта.Для иллюстрации инерциальной навигации используется простой пример. Ребенок с другом играют в игру у входа в комнату, покрытую плиткой, и по определенным правилам переходят по плитке на другую сторону. Один вперед, три налево, пять вперед, два направо… Каждый его шаг равен длине напольной плитки, и люди за пределами комнаты могут получить полную траекторию его движения, нарисовав соответствующую длину и маршрут на бумаге. Ему не нужно видеть комнату, чтобы знать положение ребенка, скорость и т. д.Основной принцип инерциальной навигации и некоторых других видов навигации примерно таков: знай свое исходное положение, начальную ориентацию (отношение), направление и направление движения в каждый момент и немного продвигайся вперед. Сложите их вместе (что соответствует операции математического интегрирования), и вы сможете просто получить свою ориентацию, положение и другую информацию.Итак, как получить текущую ориентацию (отношение) и информацию о положении движущегося объекта? Необходимо использовать множество датчиков, в инерциальной навигации используется инерциальные приборы: акселерометр + гироскоп.Инерциальная навигация использует гироскоп и акселерометр для измерения угловой скорости и ускорения носителя в инерциальной системе отсчета, а также интегрирует и вычисляет время для получения скорости и относительного положения и преобразует его в навигационную систему координат, так что ток носителя положение может быть получено путем объединения информации о первоначальном положении.Инерциальная навигация представляет собой внутреннюю замкнутую навигационную систему, в которой отсутствует ввод внешних данных для исправления ошибки при движении носителя. Поэтому единую инерциальную навигационную систему можно использовать только на коротких периодах плавания. Для длительной работы системы необходимо периодически исправлять внутреннюю накопившуюся ошибку средствами спутниковой навигации.2. Гироскопы в инерциальной навигации.Технология инерциальной навигации широко используется в аэрокосмической, спутниковой навигации, БПЛА и других областях из-за ее высокой скрытности и полной автономной способности получать информацию о движении. Технология инерциальной навигации, особенно в области микродронов и автономного вождения, может предоставлять точную информацию о направлении и скорости и может играть незаменимую роль в сложных условиях или когда другие внешние вспомогательные навигационные сигналы не могут использовать преимущества автономной навигации в окружающей среде. для достижения надежного измерения ориентации и положения. Являясь важным компонентом инерциальной навигационной системы, оптоволоконный гироскоп играет решающую роль в ее навигационных возможностях. В настоящее время на рынке представлены в основном оптоволоконные гироскопы и МЭМС-гироскопы. Хотя точность оптоволоконного гироскопа высока, вся его система состоит из соединителей.модулятор, оптоволоконное кольцо и другие дискретные компоненты, что приводит к большому объему и высокой стоимости, в микро-БПЛА, беспилотных и других областях не может удовлетворить требования к его миниатюризации и низкой стоимости, применение значительно ограничено. Хотя МЭМС-гироскоп может достичь миниатюризации, его точность низкая. Кроме того, он имеет движущиеся части, плохую устойчивость к ударам и вибрации и его трудно применять в суровых условиях.3 РезюмеВолоконно-оптический гироскоп GF70ZK компании Micro-Magic Inc специально разработан в соответствии с концепцией традиционных волоконно-оптических гироскопов и имеет небольшие размеры 70*70*32 мм; Легкий вес, менее или равный 250 г; Низкое энергопотребление, менее или равно 4 Вт; Начните быстро, время запуска всего 5 с; Этот оптоволоконный гироскоп прост в эксплуатации и использовании и широко используется в INS, IMU, системах позиционирования, системах определения севера, стабилизации платформы и других областях.Стабильность нулевого смещения нашего GF80 составляет от 0,01 до 0,02. Самая большая разница между этими двумя оптоволоконными гироскопами заключается в том, что диапазон измерения, конечно, разный. Наш оптоволоконный гироскоп можно использовать в инерциальной навигации, вы можете сделать подробный выбор в зависимости от значения точности и диапазона измерения, пожалуйста. проконсультируйтесь с нами в любое время и получите дополнительные технические данные.ГФ70ЗКВолоконно-оптические гироскопические датчики Навигационный поисковик севера Инерциальная навигация Система отсчета ориентации/азимута G-F80Миниатюрные датчики гироскопа оптического волокна компактный размер 80мм 

Ключевые моментыПродукт: Кварцевый изгибный акселерометрКлючевые особенности:Компоненты: Использована технология кварцевого изгиба, обеспечивающая высокую чувствительность и низкий уровень шума при измерении ускорения.Функция: Подходит для измерения как статического, так и динамического ускорения с минимальным воздействием сред низкого давления.Применение: Идеально подходит для мониторинга микровибрации на орбитах космических аппаратов и применимо в инерциальных навигационных системах.Анализ производительности: демонстрирует незначительные изменения масштабного коэффициента (менее 0,1%) в условиях вакуума, обеспечивая точность и надежность.Вывод: Обеспечивает надежную работу при длительной эксплуатации на орбите, что делает его пригодным для высокоточных требований аэрокосмической отрасли.Кварцевый изгибный акселерометр обладает высокой чувствительностью и низким уровнем шума, что делает его пригодным для измерения как статического, так и динамического ускорения. Его можно использовать в качестве датчика, чувствительного к ускорению, для мониторинга микровибрационной среды на орбитах космических кораблей. В этой статье в основном рассказывается о влиянии среды низкого давления на кварцевый гибкий акселерометр.Чувствительная диафрагма кварцевого акселерометра испытывает эффект мембранного демпфирования при движении в воздушной среде, что потенциально может вызвать изменения в характеристиках датчика (масштабный коэффициент и шум) в средах с низким давлением. Это может повлиять на точность и точность измерения микровибрационного ускорения на орбите. Поэтому необходимо проанализировать этот эффект и предоставить технико-экономическое заключение по долгосрочному использованию кварцевых гибких акселерометров в условиях высокого вакуума.Рис.1 Кварцевые акселерометры на орбитах космических аппаратов1. Анализ демпфирования в условиях низкого давления.Чем дольше кварцевый акселерометр работает на орбите, тем больше утечка воздуха происходит внутри корпуса, что приводит к снижению давления воздуха до тех пор, пока он не достигнет равновесия с окружающей средой космического вакуума. Средний свободный пробег молекул воздуха будет постоянно удлиняться, приближаясь или даже превышая 30 мкм, а состояние воздушного потока будет постепенно переходить от вязкого потока к вязко-молекулярному потоку. Когда давление падает ниже 102 Па, он переходит в состояние молекулярного потока. Воздушное демпфирование становится все меньше и меньше, и в состоянии молекулярного потока воздушное демпфирование практически равно нулю, оставляя только электромагнитное демпфирование для кварцевой гибкой диафрагмы акселерометра.Для кварцевых акселерометров, которым необходимо длительное время работать в условиях низкого давления или вакуума в космосе, при наличии значительной утечки газа в течение требуемого срока службы коэффициент демпфирования мембраны значительно снизится. Это изменит характеристики акселерометра, сделав рассеянные свободные вибрации неэффективными для ослабления. Следовательно, масштабный коэффициент и уровень шума датчика могут измениться, что потенциально влияет на точность и точность измерений. Поэтому необходимо провести технико-экономические испытания работоспособности кварцевых гибких акселерометров в средах низкого давления и сравнить результаты испытаний для оценки степени влияния сред низкого давления на точность измерений кварцевых гибких акселерометров.2.Влияние сред низкого давления на масштабный коэффициент кварцевых изгибных акселерометров.На основании анализа принципов работы и условий применения кварцевых гибких акселерометров известно, что изделие заключено в капсулу с давлением в 1 атмосферу, а среда применения представляет собой вакуумную среду на низкой околоземной орбите (степень вакуума примерно от 10-5 до 10 -6Па) на расстоянии 500км от земли. В кварцевых гибких акселерометрах обычно используется технология герметизации из эпоксидной смолы, при этом скорость утечки обычно гарантированно составляет 1,0×10-4Па·л/с. В вакуумной среде внутренний воздух будет медленно вытекать, при этом давление упадет до 0,1 атмосферы (вязкостно-молекулярный поток) через 30 дней и до 10-5Па (молекулярный поток) через 330 дней.Влияние воздушного демпфирования на кварцевые акселерометры в основном проявляется в двух аспектах: влияние на масштабный коэффициент и влияние на шум. Согласно расчетному анализу влияние воздушного демпфирования на масштабный коэффициент составляет примерно 0,0004 (при падении давления до вакуума воздушное демпфирование отсутствует). Процесс расчета и анализа выглядит следующим образом:Кварцевый акселерометр на изгиб использует метод гравитационного наклона для статической калибровки. В маятниковом узле акселерометра, в среде с воздухом, нормальная сила, действующая на маятниковый узел, равна: mg0, а выталкивающая сила fb равна: ρVg0. Электромагнитная сила, действующая на маятник, равна разнице между силой, которую он испытывает вследствие гравитации, и силой плавучести, выражаемой как:f=mg0-ρVg0Где:m – масса маятника, m=8,12×10–4 кг.ρ – плотность сухого воздуха, ρ=1,293 кг/м³.V – объем подвижной части маятникового узла, V=280 мм³.g0 – ускорение свободного падения, g0=9,80665 м/с².Процент выталкивающей силы к силе гравитации, действующей на сам маятник, составляет:ρВг0/мг0=ρВ/м≈0,044%В условиях вакуума, когда плотность воздуха равна примерно нулю из-за утечки газа, приводящей к уравновешиванию давления внутри и снаружи прибора, изменение масштабного коэффициента кварцевого гибкого акселерометра составляет 0,044%.3. Заключение:Среда низкого давления может повлиять на масштабный коэффициент и шум кварцевого гибкого акселерометра. Путем расчета и анализа показано, что максимальное влияние вакуумной среды на масштабный коэффициент составляет не более 0,044%. Теоретический анализ показывает, что влияние сред низкого давления на масштабный коэффициент датчика составляет менее 0,1% при минимальном влиянии на точность измерений, которым можно пренебречь. Это демонстрирует, что среда низкого давления или вакуума оказывает минимальное влияние на масштабный коэффициент и шум кварцевого акселерометра, что делает его пригодным для длительного использования на орбите.Стоит отметить, что кварцевые гибкие акселерометры серии AC7 разработаны специально для аэрокосмической отрасли. Среди них AC7 имеет самую высокую точность: повторяемость нулевого смещения ≤20 мкг, масштабный коэффициент 1,2 мА/г и повторяемость масштабного коэффициента ≤20 мкг. Он полностью пригоден для мониторинга микровибрационной среды космических аппаратов на орбите. Кроме того, его можно применять в инерциальных навигационных системах и системах измерения статических углов с высокими требованиями к точности. АС-5Кварцевый датчик вибрации акселерометра с низкой погрешностью для Imu Ins  

Ключевые моментыПродукт: МЭМС-гироскоп навигационного класса.Ключевые особенности:Компоненты: МЭМС-гироскоп для точного измерения угловой скорости.Функция: Обеспечивает высокоточные навигационные данные с низким дрейфом, подходящие для долгосрочной и стабильной навигации.Применение: Идеально подходит для аэрокосмической отрасли, наведения тактических ракет, морской навигации и промышленной робототехники.Производительность: отличается низкой нестабильностью смещения и случайным дрейфом, обеспечивая надежную работу с течением времени.Сравнение: разные модели (MG-101, MG-401, MG-501) удовлетворяют разным требованиям к точности, при этом MG-101 обеспечивает высочайшую точность.МЭМС-гироскоп — это своего рода инерционный датчик для измерения угловой скорости или углового смещения. Он имеет широкую перспективу применения в нефтедобыче, наведении оружия, аэрокосмической промышленности, горнодобывающей промышленности, геодезии и картографии, промышленных роботах и бытовой электронике. Из-за различных требований к точности в различных областях МЭМС-гироскопы на рынке делятся на три уровня: навигационный уровень, тактический уровень и потребительский уровень.В этой статье будут подробно представлены навигационные МЭМС-гироскопы и сравнены их параметры. Нижеследующее будет разработано на основе технических показателей MEMS-гироскопа, анализа дрейфа гироскопа и сравнения трех MEMS-гироскопов навигационного класса.Технические характеристики МЭМС-гироскопаИдеальный МЭМС-гироскоп таков, что выходной сигнал его чувствительной оси пропорционален входным угловым параметрам (Угол, угловая скорость) соответствующей оси носителя при любых условиях и не чувствителен ни к угловым параметрам его поперечной оси, ни к угловым параметрам его поперечной оси. чувствителен ли он к каким-либо осевым неугловым параметрам (таким как виброускорение и линейное ускорение). Основные технические показатели МЭМС-гироскопа приведены в таблице 1.Технический индикаторЕдиницаЗначениеДиапазон измерения(°)/сЭффективно чувствителен к диапазону входной угловой скорости.Нулевое смещение(°)/чВыходной сигнал гироскопа, когда скорость ввода в гироскоп равна нулю. Поскольку выпуск различен, для представления одного и того же типа продукта обычно используется эквивалентная норма ввода, и чем меньше нулевое смещение, тем лучше; Различные модели продуктов, чем меньше нулевое смещение, тем лучше.Повторяемость смещения(°)/ч(1σ)В одинаковых условиях и через заданные промежутки времени (последовательно, ежедневно, через день…) Степень согласия частных значений повторных измерений. Выражается как стандартное отклонение каждого измеренного смещения. Чем меньше, тем лучше для всех гироскопов (оцените, насколько легко компенсировать ноль)Нулевой дрейф(°)/сСкорость изменения во времени отклонения выходного сигнала гироскопа от идеального. Он содержит как стохастические, так и систематические компоненты и выражается через соответствующее входное угловое смещение относительно инерционного пространства в единицу времени.Масштабный коэффициентВ/(°)/с、мА/(°)/сОтношение изменения выходного сигнала к изменению входного сигнала, подлежащего измерению.Пропускная способностьHzПри проверке частотной характеристики гироскопа предусмотрено, что диапазон частот, соответствующий амплитуде измеряемой амплитуды, уменьшается на 3 дБ, а точность гироскопа можно повысить, пожертвовав полосой пропускания гироскопа.Таблица 1. Основные технические показатели МЭМС-гироскопаАнализ дрейфа гироскопаЕсли в гироскопе имеется мешающий крутящий момент, вал ротора будет отклоняться от исходного стабильного опорного азимута и формировать ошибку. Угол отклонения оси ротора относительно азимута инерционного пространства (или опорного азимута) в единицу времени называется скоростью дрейфа гироскопа. Основным показателем точности гироскопа является скорость дрейфа.Гироскопический дрейф делится на две категории: один - систематический, закон известен, он вызывает регулярный дрейф, поэтому его можно компенсировать с помощью компьютера; Другой вид вызван случайными факторами, вызывающими случайный дрейф. Скорость систематического дрейфа выражается угловым смещением в единицу времени, а скорость случайного дрейфа выражается среднеквадратичным значением углового смещения в единицу времени или стандартным отклонением. Примерный диапазон скоростей случайного дрейфа, достижимый в настоящее время для различных типов гироскопов, показан в таблице 2.Тип гироскопаСлучайная скорость дрейфа/(°)·ч-1Шарикоподшипниковый гироскоп10-1Поворотный подшипниковый гироскоп1-0,1Жидкостный поплавковый гироскоп0,01-0,001Воздушный поплавковый гироскоп0,01-0,001Динамически настраиваемый гироскоп0,01-0,001Электростатический гироскоп0,01-0,0001Полусферический резонансный гироскоп0,1-0,01Кольцевой лазерный гироскоп0,01-0,001Волоконно-оптический гироскоп1-0,1Таблица 2. Скорость случайного дрейфа различных типов гироскопов Примерный диапазон скорости случайного дрейфа гироскопа, необходимый для различных приложений, показан в таблице 3. Типичный показатель точности позиционирования инерциальной навигационной системы составляет 1n миля/ч (1n миля = 1852 м), что требует, чтобы скорость случайного дрейфа гироскопа достигала 0,01(°)/ч, поэтому гироскоп со скоростью случайного дрейфа 0,01(°)/ч обычно называют инерциальным навигационным гироскопом.ПриложениеТребования к случайной скорости дрейфа гироскопа/(°)·ч-1Курсовой гироскоп в системе управления полетом150-10Вертикальный гироскоп в системе управления полетом30-10Гироскоп направления в системе управления полетом10-1Тактическая система инерциального наведения ракеты1-0,1Морской гирокомпас, бесплатформенная система ориентации по курсу, боковое положение артиллерии, инерциальная навигационная система наземной техники0,1-0,01Инерциальные навигационные системы для самолетов и кораблей0,01-0,001Стратегическая ракета, система инерциального наведения крылатой ракеты0,01-0,0005Таблица 3 Требования к скорости случайного дрейфа гироскопа в различных приложениях Сравнение трех МЭМС-гироскопов навигационного классаСерия MG от Micro-Magic Inc — это МЭМС-гироскоп навигационного класса с высоким уровнем точности, отвечающий потребностям различных областей. В следующей таблице сравниваются диапазон, нестабильность смещения, угловое случайное блуждание, стабильность смещения, масштабный коэффициент, полоса пропускания и шум.　МГ-101МГ-401МГ-501Динамический диапазон (град/с)±100±400±500Нестабильность смещения (град/час)0,10,52Угловое случайное блуждание (°/√ч)0,0050,025~0,050,125-0,1Стабильность смещения (1σ 10 с) (град/час)0,10,52~5Таблица 4 Сравнительная таблица параметров трех МЭМС-гироскопов навигационного классаЯ надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете понять технические показатели навигационного MEMS-гироскопа и сравнительную взаимосвязь между ними. Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации о гироскопе MEMS, пожалуйста, обсудите с нами. МГ502МЭМС-гироскоп MG502  

Ключевые моментыПродукт: Чистая инерциальная навигационная система (ИНС) на базе IMU.Ключевые особенности:Компоненты: Использует акселерометры и гироскопы MEMS для измерения ускорения и угловой скорости в реальном времени.Функция: объединяет данные начального положения и ориентации с измерениями IMU для расчета положения и ориентации в реальном времени.Применение: Идеально подходит для внутренней навигации, аэрокосмической промышленности, автономных систем и робототехники.Проблемы: устраняет ошибки датчиков, совокупный дрейф и динамические воздействия окружающей среды с помощью методов калибровки и фильтрации.Вывод: Обеспечивает точное позиционирование в сложных условиях с высокой производительностью в сочетании со вспомогательными системами позиционирования, такими как GPS. МЭМС-гироскоп зависит от угловой скорости, чувствительной к силе Кориолиса, и его система управления разделена на контур управления режимом привода и контур управления режимом обнаружения. Только обеспечивая отслеживание в реальном времени амплитуды вибрации и резонансной частоты в режиме привода, демодуляция канала обнаружения может получить точную входную информацию об угловой скорости. В этой статье будет проанализирован контур управления режимом движения МЭМС-гироскопа со многих аспектов.Модель контура модального управления приводомВибрационное смещение режима привода МЭМС-гироскопа преобразуется в изменение емкости через структуру обнаружения гребенчатого конденсатора, а затем емкость преобразуется в сигнал напряжения, характеризующий смещение привода гироскопа, через схему кольцевого диода. После этого сигнал поступит в две ветви соответственно: один сигнал через модуль автоматической регулировки усиления (АРУ) для достижения контроля амплитуды, один сигнал через модуль фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) для достижения управления фазой. В модуле АРУ амплитуда сигнала смещения привода сначала демодулируется с помощью умножения и фильтра нижних частот, а затем амплитуда регулируется по заданному опорному значению через PI-канал и выводится сигнал управления амплитудой привода. Опорный сигнал, используемый для демодуляции умножения в модуле ФАПЧ, ортогонален опорному сигналу демодуляции, используемому в модуле АРУ. После прохождения сигнала через модуль ФАПЧ можно отслеживать управляющую резонансную частоту гироскопа. Выходом модуля является управляющий сигнал фазы движения. Два управляющих сигнала умножаются для генерации напряжения привода гироскопа, которое подается на приводную гребенку и преобразуется в электростатическую движущую силу для управления режимом привода гироскопа, чтобы сформировать замкнутый контур управления режимом привода гироскопа. На рисунке 1 показан контур управления режимом привода МЭМС-гироскопа.Рисунок 1. Блок-схема структуры управления режимом привода MEMS-гироскопа.Функция модальной передачи приводаСогласно динамическому уравнению режима движения вибрационного МЭМС-гироскопа передаточная функция непрерывной области может быть получена преобразованием Лапласа:Где mx — эквивалентная масса режима привода гироскопа, ωx=√kx/mx — резонансная частота режима привода, а Qx = mxωx/cx — добротность режима привода.Ссылка для преобразования смещения-емкостиСогласно анализу емкости обнаружения зубцов расчески, звено преобразования смещения-емкости является линейным, когда краевой эффект игнорируется, а усиление дифференциальной емкости, изменяющейся со смещением, может быть выражено как:где nx — количество активных гребенок, приводимых в движение в гироскопическом режиме, ε0 — диэлектрическая постоянная вакуума, hx — толщина гребенок обнаружения движения, lx — длина перекрытия активных гребен обнаружения движения и фиксированных гребенок в состоянии покоя, а dx — расстояние между зубами.Звено преобразования емкости в напряжениеСхема преобразования напряжения конденсатора, используемая в этой статье, представляет собой схему с кольцевым диодом, принципиальная схема которой показана на рисунке 2.Рисунок 2. Принципиальная схема кольцевого диода.На рисунке C1 и C2 — конденсаторы дифференциального обнаружения гироскопа, C3 и C4 — конденсаторы демодуляции, а Vca — амплитуды прямоугольных импульсов. Принцип работы таков: когда прямоугольная волна находится в положительном полупериоде, диоды D2 и D4 включаются, затем конденсатор C1 заряжает C4, а C2 заряжает C3; Когда прямоугольный сигнал находится в положительном полупериоде, диоды D1 и D3 включаются, затем конденсатор C1 разряжается в C3, а конденсатор C2 разряжается в C4. Таким образом, после нескольких циклов прямоугольных импульсов напряжение на демодулированных конденсаторах С3 и С4 стабилизируется. Его выражение напряжения:Для кремниевого микромеханического гироскопа, изучаемого в этой статье, его статическая емкость составляет порядка нескольких пФ, а изменение емкости составляет менее 0,5 пФ, в то время как емкость демодуляции, используемая в схеме, составляет порядка 100 пФ, поэтому существуют CC0》∆C и C2》∆C2, а коэффициент преобразования напряжения конденсатора получается по упрощенной формуле:Где Kpa — коэффициент усиления дифференциального усилителя, C0 — емкость демодуляции, C — статическая емкость емкости обнаружения, Vca — амплитуда несущей, а VD — падение напряжения на диоде.Звено преобразования емкости в напряжениеФазовый контроль является важной частью управления приводом МЭМС-гироскопа. Технология фазовой автоподстройки частоты позволяет отслеживать изменение частоты входного сигнала в захваченной полосе частот и фиксировать фазовый сдвиг. Поэтому в этой статье для входа в управление фазой гироскопа используется технология фазовой автоподстройки частоты, а ее базовая структурная блок-схема показана на рисунке 3.Фигура. 3 Блок-схема базовой структуры ФАПЧФАПЧ представляет собой систему автоматического регулирования фазы с отрицательной обратной связью, принцип ее работы можно резюмировать следующим образом: внешний входной сигнал ui(t) и сигнал обратной связи uo(t) на выходе ГУН подаются на фазовый дискриминатор одновременно для завершают сравнение фаз двух сигналов, и выходной конец фазового дискриминатора выдает сигнал напряжения ошибки ud(t), отражающий разность фаз θe(t) двух сигналов; Сигнал через контурный фильтр будет отфильтровывать высокочастотные компоненты и шум, получать генератор управления напряжением uc(t), генератор управления напряжением будет регулировать частоту выходного сигнала в соответствии с этим управляющим напряжением, так что он постепенно приближается. к частоте входного сигнала и конечному выходному сигналу uo(t). Когда частота ui(t) равна uo(t) или стабильному значению, контур достигает состояния блокировки.Автоматическая регулировка усиленияАвтоматическая регулировка усиления (АРУ) представляет собой замкнутую систему отрицательной обратной связи с регулировкой амплитуды, которая в сочетании с фазовой автоподстройкой частоты обеспечивает стабильную по амплитуде и фазе вибрацию для режима привода гироскопа. Его структурная схема представлена на рисунке 4.Рисунок 4. Структурная схема автоматической регулировки усиления.Принцип работы автоматической регулировки усиления можно резюмировать следующим образом: сигнал ui(t) с информацией о смещении привода гироскопа вводится в канал обнаружения амплитуды, сигнал амплитуды смещения привода извлекается путем демодуляции умножения, а затем высокочастотный сигнал компонент и шум фильтруются фильтром нижних частот; В это время сигнал представляет собой относительно чистый сигнал напряжения постоянного тока, который характеризует смещение привода, а затем управляет сигналом с заданным опорным значением через PI-связь и выводит электрический сигнал ua(t), который управляет амплитудой привода для завершения контроль амплитуды.ЗаключениеВ этой статье представлен контур управления режимом движения МЭМС-гироскопа, включая модель, преобразование разблокирующей емкости, преобразование емкости-напряжения, фазовую автоподстройку частоты и автоматическую регулировку усиления. Как производитель гироскопов MEMS, компания Micro-Magic Inc провела детальное исследование гироскопов MEMS и часто популяризировала и делилась соответствующими знаниями о гироскопах MEMS. Для более глубокого понимания работы MEMS-гироскопа вы можете обратиться к параметрам MG-501 и MG1001.Если вы заинтересованы в дополнительных знаниях и продуктах MEMS, пожалуйста, свяжитесь с нами. МГ502МЭМС-гироскоп MG502   

Ключевые моментыПродукт: Инерционный северный искательКлючевые особенности:Компоненты: Использует МЭМС-гироскоп для измерения угловой скорости и расчета направления азимута, чему способствует компенсация ошибки ориентации.Функция: Обеспечивает измерение азимута в реальном времени с использованием данных о вращении Земли с коррекцией ошибок по тангажу и крену.Применение: Идеально подходит для навигации самолетов, дронов и транспортных средств, особенно в районах без надежного покрытия GNSS.Компенсация ошибок: ошибки ориентации (тангаж и крен) и ошибки установки гироскопа компенсируются для повышения точности.Вывод: Северный ГСН обеспечивает точные измерения азимута с минимальной погрешностью и подходит для навигации и пеленгации в различных приложениях.1. Принцип работы инерционного искателя севера.Принцип работы инерционного искателя севера заключается в измерении угловой скорости вращения Земли с помощью гироскопа, а затем вычислении угла между севером и измеренным направлением. Предположим, что широта S в месте расположения носителя в северном полушарии равна φ, а вектор угловой скорости Ω вращения Земли в этой точке имеет горизонтальную северную составляющую Ωx0 и вертикальную восходящую составляющую Ωz0, тогда существуетПредполагая, что несущая полностью горизонтальна и угол между ней и истинным севером равен H, составляющая на чувствительной оси гироскопа поиска севера, то есть значение измерения гироскопа, равна:А поскольку и известны, таким образом можно рассчитать угол азимута, то есть выходное значение искателя севера при идеальных условиях абсолютной горизонтальной несущей и отсутствии ошибки установки. На практике ошибка угла ориентации несущей и ошибка установки гироскопа будут влиять на значение измерения гироскопа и приводить к снижению точности измерения пеленгатора севера.2. Анализ ошибок угла ориентации несущейОпределим геопространственную систему координат O-XYZ: центр масс носителя равен O, ось X идет на север по местному меридиану, ось Y идет на запад по местной широте, а ось Z перпендикулярна локальная горизонтальная плоскость вверх; плоскости XOY, YOZ и XOZ перпендикулярны друг другу. , разделяющий пространство на восемь гексаграмм.Для удобства анализа предполагается, что гироцентр северной ГСН совпадает с центром масс носителя. Если не учитывать погрешность установки, измерительная ось гироскопа пеленгатора совпадает с головной и хвостовой линиями носителя. Орт ОМ расположен НА чувствительной оси гироскопа, идущей вперед по головной и хвостовой линиям носителя, а другой орт ОН перпендикулярен ОМ слева. Угол ошибки ориентации несущей определяется следующим образом: Угол ошибки тангажа представляет собой угол между OM и OXb (проекция OM на горизонтальную плоскость), при этом передняя часть водила поднята положительно; Угол ошибки крена — это угол между ON и OYb (линия пересечения профиля несущей поверхности и горизонтальной плоскости над ON), а левая сторона водилы положительна при подъеме. Угол между OX и OXb является азимутальным углом H. Легко получить следующее вертикальное соотношение: OYb⊥OXb ⊥OZ, OYb⊥OZ, OXb⊥ oz, то есть плоскости XbOYb, XbOZ и YbOZ перпендикулярны друг другу. Эти три плоскости могут образовывать систему координат O-XbYbZ несущего пространства, как показано на рисунке 1, которую можно понимать как образованную системой координат географического пространства O-XYZ, поворачивая азимутальный угол H по часовой стрелке.Горизонтальная составляющая и вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли в точке, где находится носитель, представляют собой векторы OA и OB соответственно, тогда координаты точки A и точки B находятся в системе координат O-XbYbZ. Координаты M и координаты N получаются с помощью пространственной аналитической геометрии. Поскольку все три точки M, O и N находятся на несущей плоскости, уравнение MON плоскости можно получить в соответствии с выражением плоскости точечного метода:Измеренное значение гироскопа искателя севера представляет собой сумму проецируемых значений OA и OB на чувствительной оси OM, как показано в формуле:Эта формула преобразуется в идеальное выражение измеренного значения, когда θ =0°. погрешность измерения гироскопа:Видно, что ошибка значения измерения гироскопа в это время связана с углом ошибки тангажа, углом азимута H и широтой, а угол ошибки крена создается вращением несущей плоскости вокруг головной и хвостовой линий. то есть чувствительная ось OM, поэтому угол ошибки не влияет на измеренное значение MOM на OM.3.РезюмеВ процессе поиска северного искателя будет много источников ошибок. Что касается компенсации ошибок, Micro-Magic Inc стремится использовать более зрелые технологии и более экономичные инерционные устройства. В новый MEMS-искатель севера для горнодобывающего бурения NF1000 добавлена функция компенсации ориентации, а также экономичный северный искатель NF2000 и самый маленький в мире трехосный северный искатель MEMS NF3000, которые ждут вашего понимания. НФ1000Инерциальная навигационная система Высокопроизводительная динамическая MEMS North Seeker -

Ключевые моментыПродукт: Метод наземного позиционирования с IMU и фиксированной камеройКлючевые особенности:Компоненты: Блок инерциальных измерений (IMU) и фиксированная камера, надежно закрепленные для обеспечения стабильного позиционирования.Функция: Сочетает в себе высокоточное измерение ориентации от IMU с визуальным позиционированием с помощью камеры для точного позиционирования на земле.Применение: Подходит для дронов, робототехники и автономных транспортных средств.Data Fusion: объединяет данные IMU с изображениями камеры для определения точных географических координат.Вывод: этот метод повышает точность и эффективность позиционирования, одновременно упрощая калибровку, и имеет потенциал для широкого применения в различных технологических областях.ПредставлятьМетод наземного позиционирования, при котором стационарно устанавливаются инерциальный измерительный блок (IMU) и камера. Он сочетает в себе высокоточное измерение ориентации IMU и возможности визуального позиционирования камеры для достижения эффективного и точного позиционирования на земле. Вот подробные этапы метода:Сначала надежно установите IMU и камеру, чтобы взаимное положение между ними оставалось неизменным. Этот метод установки исключает утомительные этапы калибровки связи между камерой и IMU в традиционном методе и упрощает процесс эксплуатации.Далее ИДУ используется для измерения ускорения и угловой скорости носителя в инерциальной системе отсчета. IMU содержит датчик ускорения и гироскоп, которые могут определять состояние движения носителя в режиме реального времени. Датчик ускорения отвечает за определение текущей скорости ускорения, а гироскоп обнаруживает изменения направления, угла крена и угла наклона носителя. Эти данные предоставляют ключевую информацию для последующего расчета ориентации и позиционирования.Затем на основе данных, измеренных IMU, информация об ориентации носителя в навигационной системе координат рассчитывается с помощью интегральной операции и алгоритма решения ориентации. Сюда входят угол рыскания, угол тангажа, угол крена и т. д. носителя. Благодаря высокой частоте обновления IMU рабочая частота может достигать более 100 Гц, что позволяет предоставлять высокоточные данные о положении в реальном времени.В то же время камера захватывает характерные точки на местности или информацию об ориентирах и генерирует данные изображения. Эти данные изображения содержат богатую пространственную информацию и могут использоваться для обработки данных IMU.Затем информация об ориентации, предоставленная IMU, объединяется с данными изображения камеры. Сопоставляя характерные точки на изображении с известными точками в географической системе координат в сочетании с данными о положении IMU, можно рассчитать точное положение камеры в географической системе координат.Наконец, матрица проекции используется для пересечения пересечения нормальной линии и получения пространственного положения цели. Этот метод объединяет данные ориентации IMU и данные изображения камеры для достижения точной оценки целевого пространственного положения путем расчета матрицы проекции и точки пересечения.Благодаря этому методу можно достичь высокоточного и высокоэффективного позиционирования на местности. Стационарная установка IMU и камеры упрощает процесс эксплуатации и снижает ошибки калибровки. В то же время сочетание высокой частоты обновления IMU и возможности визуального позиционирования камеры повышает точность позиционирования и производительность в реальном времени. Этот метод имеет широкие перспективы применения в таких областях, как дроны, роботы и автономное вождение.Следует отметить, что, хотя этот метод имеет много преимуществ, в практическом применении на него все же могут влиять некоторые факторы, такие как шум окружающей среды, динамические помехи и т. д. Поэтому в практических приложениях настройку и оптимизацию параметров необходимо выполнять в соответствии с к конкретным условиям для повышения стабильности и надежности позиционирования.Подвести итогВ приведенной выше статье описан метод наземного позиционирования, когда IMU и камера установлены стационарно. В нем кратко описываются высокоточные измерения ориентации IMU и возможности визуального позиционирования камеры, а также возможность достижения эффективного и точного позиционирования на земле. MEMS IMU, независимо разработанный Micro-Magic Inc, имеет относительно высокую точность, например U3000 и U7000, которые являются более точными и являются продуктами навигационного класса. Он может точно определить местонахождение и ориентацию. Если вы хотите узнать больше о IMU, как можно скорее свяжитесь с нашими профессиональными техническими специалистами.U7000Rs232/485 Gyrscope Imu For - Платформа стабилизации радара/инфракрасной антенны U3000Датчик IMU MEMS IMU3000 Точность 1 цифровой выход RS232 RS485 TTL Дополнительный Modbus 

Ключевые моментыПродукт: Кварцевый акселерометр Q-FlexКлючевые особенности:Компоненты: Маятниковая конструкция из кварца высокой чистоты с замкнутой системой обратной связи для точных измерений ускорения.Функция: Обеспечивает точные и стабильные данные об ускорении, с низким уровнем шума и хорошей долгосрочной стабильностью, особенно эффективно в режиме замкнутого контура.Применение: Идеально подходит для навигации и ориентации самолетов, геологоразведочных работ и промышленных условий, требующих точных инерциальных измерений.Метод измерения: Измерение частотной характеристики с обратной связью, обеспечивающее надежную оценку параметров демпфирования и точную производительность.Вывод: Акселерометр Q-Flex обеспечивает высокую точность и стабильность, что делает его ценным для приложений навигации, управления и промышленных измерений.Акселерометр Q-Flex — это своего рода инерционное измерительное устройство, в котором используется кварцевый маятник для измерения ускорения объекта по характеристике отклонения от положения равновесия под действием силы инерции. Благодаря низкому температурному коэффициенту кварцевого материала высокой чистоты и стабильным структурным характеристикам акселерометр Q-Flex обладает высокой точностью измерения, низким шумом измерения, хорошей долговременной стабильностью и широко используется в системах ориентации, навигации и наведения самолетов. а также геологоразведочные работы и другие промышленные среды.1. Метод обнаружения акселерометра Q-Flex.Когда система является разомкнутой, поскольку система не может создавать момент обратной связи, маятниковый узел подвергается слабому моменту инерции или активному моменту гидротрансформатора, кварцевый маятник легко касается железа ярма и вызывает явление насыщения, что делает его очень сложно проверить параметры демпфирования в разомкнутом контуре, поэтому параметры демпфирования считаются измеренными в состоянии замкнутого контура системы.Частотные характеристики замкнутой системы управления отражают изменение амплитуды и фазы выходного сигнала с частотой входного сигнала. Частотная характеристика стабилизированной системы имеет ту же частоту, что и входной сигнал, а ее амплитуда и фаза являются функциями частоты, поэтому амплитудно-фазовая характеристика частотной характеристики может быть применена для определения математической модели системы. . Для получения реальных параметров демпфирования акселерометра используется метод измерения АЧХ с обратной связью.В методе измерения частотной характеристики с обратной связью акселерометр фиксируется на горизонтальном вибрационном столе в состоянии «маятника», так что направление ввода ускорения вибрационного стола совмещено с чувствительной осью акселерометра, и акселерометр размещается горизонтально в состоянии «маятника», что позволяет устранить асимметрию силы тяжести по входному ускорению. Горизонтальное размещение акселерометра в «состоянии маятника» исключает влияние силы тяжести на асимметрию входного ускорения.Рис.1 Амплитуда замкнутого контура Частотная характеристика qfasУправляя горизонтальным вибратором, на акселерометр Q-Flex подается синусоидальный сигнал ускорения величиной 6 g (g — ускорение свободного падения, 1 g ≈ 9,8 м/с2) с постепенно возрастающей частотой от 0 до 600 Гц. который может отражать затухание амплитуды и фазовую задержку выходного сигнала акселерометра в пределах расчетного диапазона и полосы пропускания акселерометра. Акселерометр будет выдавать соответствующий выходной сигнал под действием встряхивающего стола, регистратор с высокой частотой дискретизации, подключенный к обеим сторонам сопротивления выборки, записывая выходной сигнал акселерометра, и построит амплитудно-частотную характеристическую кривую, показанную на рисунке 1.В полосе пропускания амплитудно-частотной характеристики акселерометра кварцевый акселерометр сохраняет хорошую способность следовать за ускорением, при увеличении входной частоты ускорения пик резонанса системы составляет 565 Гц, пик резонанса составляет Mr = 32 дБ, частота среза системы 582Гц, амплитуда системы на частоте стала давать затухание более 3дБ. Поскольку вращательная инерция, жесткость и остальные параметры контура сервоуправления акселерометра Q-Flex известны, для расчета неизвестного параметра δ используются амплитудно-частотные характеристики системы. Передаточная функция замкнутой системы задается какУравнение 1Метод наименьших квадратов оценивает параметры модели на основе фактических наблюдаемых данных, а набор данных по амплитуде частоты получается путем генерации входного сигнала внешнего ускорения через горизонтальный вибростенд, который измеряется перьевым регистратором, как показано в таблице. 1.Табл.1. Данные выборки частотных амплитуд qfasАмплитудно-частотная характеристика системы кварцевого изгибного акселерометра с известными параметрами является целевой функцией, а остаточная сумма квадратов с неизвестными параметрами определяется какУравнение 2Где n — количество выбранных характерных точек. Используя приведенное выше уравнение, выбирается подходящее значение δ так, чтобы D(δ) имело минимальное значение. Требуемый коэффициент демпфирования получается как δ=7,54×10-4 Н·м·с/рад с использованием метода наименьших квадратов.Создается имитационная модель системы с обратной связью, коэффициент демпфирования заменяется в модель головки кварцевого изгибного акселерометра, и система моделируется, и строится амплитудно-частотная характеристическая кривая системы, как показано на рис. 2. что ближе к измеренной кривой.Рис.2 Амплитуда реальности Частотная характеристика и выходные данные моделирования параметровВ некоторых исследованиях распределение демпфирования пьезоэлектрической пленки на поверхности маятника решено методом конечной разности во временной области, а коэффициент демпфирования пьезоэлектрической пленки маятника составляет 1,69×10-4 Н·м·с/рад, что указывает на то, что коэффициент демпфирования, полученный при идентификации АЧХ системы, имеет тот же порядок величины, что и теоретическое расчетное значение, а погрешность обусловлена демпфированием материала механической конструкции, ошибкой монтажа при монтаже и тестирование, ошибка ввода шейкера и другие факторы окружающей среды. факторы окружающей среды.2. ЗаключениеMicro-Magic Inc поставляет высокоточные кварцевые акселерометры, такие как AC-5, с небольшой погрешностью и высокой точностью, которые имеют стабильность смещения 5 мкг, повторяемость масштабного коэффициента 50 ~ 100 ppm и вес 55 г и могут быть широко распространены. используется в области бурения нефтяных скважин, систем измерения микрогравитации носителя и инерциальной навигации. AC5Большой диапазон измерений, 50 г, кварцевый маятниковый акселерометр, кварцевый гибкий акселерометр 

Ключевые моментыПродукт: Интегрированные навигационные решения GNSS/INSКлючевые особенности:Компоненты: Интегрированная система включает приемник GNSS, блок инерциальных измерений (IMU) и дополнительные датчики, такие как LiDAR или одометры.Функция: поддерживает точность и стабильность при потере сигнала GNSS с помощью дополнительных датчиков или ограничений состояния движения, таких как ZUPT.Применение: Идеально подходит для городской навигации, горнодобывающей промышленности, добычи нефти и других сред с потенциальными помехами для сигнала.Инерциальная навигация: для измерения положения, скорости и ускорения используются гироскопы и акселерометры.Вывод: конструкция интегрированной системы развивается, появляются решения, которые повышают надежность в сложных условиях, сохраняя при этом баланс между стоимостью и сложностью.В интегрированной навигационной системе GNSS/INS измерения GNSS играют решающую роль в корректировке INS. Поэтому правильное функционирование интегрированной системы зависит от непрерывности и стабильности спутниковых сигналов. Однако, когда система работает под эстакадами, кронами деревьев или внутри городских зданий, спутниковые сигналы могут легко блокироваться или создавать помехи, что потенциально может привести к потере захвата приемника GNSS. В этой статье обсуждаются решения для поддержания точности и стабильности. интегрированных навигационных систем GNSS/INS при потере спутниковых сигналов.При отсутствии спутникового сигнала в течение длительного периода отсутствие поправок ГНСС приводит к быстрому накоплению ошибок ИНС, особенно в системах с инерциальными измерительными блоками меньшей точности. Данная проблема приводит к снижению точности, стабильности и непрерывности работы интегрированной системы. Следовательно, крайне важно решить эту проблему, чтобы повысить надежность интегрированной системы в таких сложных средах.1.Два основных решения проблемы потери сигнала GNSS/INSВ настоящее время существует два основных решения проблемы потери спутникового сигнала.Решение 1. Интегрируйте дополнительные датчикиС одной стороны, в существующую систему GNSS/INS могут быть интегрированы дополнительные датчики, такие как одометры, LiDAR, астрономические датчики и визуальные датчики. Таким образом, когда потеря спутникового сигнала делает ГНСС недоступной, новые добавленные датчики могут предоставлять информацию измерений и формировать новую интегрированную систему с ИНС для подавления накопления ошибок ИНС. Проблемы этого подхода включают увеличение стоимости системы из-за дополнительных датчиков и потенциальную сложность конструкции, если новые датчики потребуют сложных моделей фильтрации.Рис.1 Системный обзор интегрированной навигационной системы GNSS IMU ОДО LiDAR SLAM.Решение 2: Технология ЗУПТС другой стороны, модель позиционирования с ограничениями состояния движения может быть создана на основе характеристик движения транспортного средства. Этот метод не требует добавления новых датчиков в существующую интегрированную систему, что позволяет избежать дополнительных затрат. Когда GNSS недоступна, новая информация измерений предоставляется ограничениями состояния движения для подавления расхождения INS. Например, когда транспортное средство неподвижно, можно применить технологию обновления при нулевой скорости (ZUPT) для подавления накопления ошибок INS.ZUPT — это недорогой и широко используемый метод уменьшения расхождения INS. Когда транспортное средство неподвижно, его скорость теоретически должна быть равна нулю. Однако из-за накопления ошибок INS с течением времени выходная скорость не равна нулю, поэтому выходную скорость INS можно использовать в качестве измерения ошибки скорости. Таким образом, на основе ограничения, согласно которому скорость транспортного средства равна нулю, можно составить соответствующее уравнение измерения, предоставляющее информацию об измерениях для интегрированной системы и подавляющее накопление ошибок ИНС.Рис.2 Блок-схема алгоритма GNSSIMU на основе ZUPT, тесно связанного с CERAV.Однако применение ZUPT требует, чтобы транспортное средство было неподвижным, что делает его статической технологией обновления с нулевой скоростью, которая не может предоставить информацию об измерениях во время обычных маневров транспортного средства. На практике это требует частой остановки транспортного средства из движущегося состояния, что снижает его маневренность. Кроме того, ЗУПТ требует точного определения стационарных моментов автомобиля. Если обнаружение не удалось, может быть предоставлена неверная информация об измерениях, что потенциально может привести к сбою этого метода и даже к снижению или отклонению точности интегрированной системы.ЗаключениеПотеря спутниковых сигналов может привести к быстрому накоплению ошибок в ИНС, особенно в сложных условиях, таких как городские районы. Представлены два основных решения: добавление дополнительных датчиков, таких как LiDAR или визуальные датчики, для обеспечения альтернативных измерений или использование ограничений состояния движения, таких как технология обновления нулевой скорости (ZUPT), для исправления ошибок INS. Каждый подход имеет свои преимущества и проблемы: интеграция датчиков увеличивает затраты и сложность, в то время как ZUPT требует, чтобы транспортное средство было неподвижным и точно обнаруживаемым, чтобы быть эффективным.Micro-Magic Inc находится в авангарде технологий инерциальной навигации и недавно представила три продукта MEMS INS с поддержкой GNSS с различными уровнями точности (промышленный уровень, тактический уровень и навигационный уровень). Примечательно, что MEMS GNSS/INS I3500 промышленного уровня имеет нестабильность смещения 2,5°/ч и угловое случайное блуждание 0,028°/√ч, а также высокоточный MEMS-акселерометр с большим диапазоном (±6g, нестабильность нулевого смещения).

Ключевые моментыПродукт: Высокоточный МЭМС-акселерометр ACM 1200Функции:Стабильность смещения: 100 мг для надежного смещения в условиях невесомости.Разрешение: 0,3 мг для точных измерений.Диапазон температур: Заводская калибровка от -40°C до +80°C.Область применения: Предназначен для мониторинга наклона гидротехнических сооружений, гражданского строительства и инфраструктуры.Преимущества: Высокая точность (погрешность наклона 0,1°), эффективна в динамичных средах, отвечает таким ключевым критериям, как низкий уровень шума, повторяемость и поперечная чувствительность, повышая долгосрочную надежность и производительность систем измерения наклона.В области MEMS-систем емкостные акселерометры стали краеугольным камнем технологии измерения наклона или наклона. Эти устройства, необходимые для различных промышленных и потребительских применений, сталкиваются с серьезными проблемами, особенно в динамичных средах, где преобладают вибрация и удары. Достижение высокой точности, например точности наклона 0,1°, требует учета ряда технических характеристик и факторов погрешности. В этой статье рассматриваются ключевые критерии и решения для эффективного определения наклона с использованием акселерометров MEMS.1. Ключевые критерии точного определения наклонаСтабильность смещения. Стабильность смещения означает способность акселерометра поддерживать постоянное смещение при нулевой гравитации с течением времени. Высокая стабильность смещения гарантирует, что показания датчика остаются надежными и не дрейфуют, что имеет решающее значение для поддержания точности измерений наклона. Смещение из-за превышения температуры. Изменения температуры могут привести к смещению смещения акселерометра при невесомости. Минимизация этих сдвигов, известная как смещение темпко, необходима для поддержания точности в различных условиях эксплуатации.Низкий уровень шума. Шум в показаниях датчика может существенно повлиять на точность измерений наклона. Малошумящие акселерометры жизненно важны для получения точных и стабильных показаний наклона, особенно в статических условиях.Повторяемость: Повторяемость означает способность датчика выдавать одинаковый выходной сигнал в одинаковых условиях в течение нескольких испытаний. Высокая повторяемость обеспечивает стабильную работу, что имеет решающее значение для надежного определения наклона.Исправление вибрации. В динамичных условиях вибрация может исказить данные о наклоне. Эффективное устранение вибрации сводит к минимуму влияние этих помех, позволяя проводить точные измерения наклона, даже когда датчик подвергается внешним вибрациям.Межосевая чувствительность: этот параметр измеряет, насколько на выходной сигнал датчика влияют ускорения, перпендикулярные оси измерения. Низкая поперечная чувствительность необходима для обеспечения точной реакции акселерометра на наклон только вдоль заданной оси.2. Проблемы в динамичной средеДинамические среды создают серьезные проблемы для акселерометров MEMS в приложениях измерения наклона. Вибрация и удары могут привести к ошибкам, которые искажают данные о наклоне, что приводит к значительным неточностям измерений. Например, достижение 1° более осуществимо. Понимание характеристик датчика и условий окружающей среды приложения имеет решающее значение для оптимизации точности измерения наклона.3. Источники ошибок и стратегии их устранения.Несколько источников ошибок могут повлиять на точность акселерометров MEMS при измерении наклона: Точность и сдвиг смещения при нулевой гравитации. Ошибки смещения при нулевой гравитации могут возникать из-за пайки, выравнивания корпуса печатной платы и изменений температуры. Калибровка после сборки может уменьшить эти ошибки.Точность чувствительности и Tempco: Для обеспечения точных показаний необходимо свести к минимуму изменения чувствительности из-за изменений температуры.Нелинейность. Нелинейные отклики могут исказить результаты измерений, и их необходимо корректировать посредством калибровки.Гистерезис и долговременная стабильность. Гистерезис и стабильность в течение всего срока службы датчика могут повлиять на точность. Эти проблемы часто решаются посредством высококачественного производства и проектирования.Влажность и изгиб печатной платы. Факторы окружающей среды, такие как влажность и механические напряжения в результате изгиба печатной платы, могут привести к дополнительным ошибкам. Для смягчения этих последствий необходимы обслуживание на месте и контроль окружающей среды.Например, высокоточный МЭМС-акселерометр ACM 1200 специально разработан для измерения угла наклона. Он имеет стабильность смещения 100 мг и разрешение 0,3 мг. Заводская калибровка характеризует всю сигнальную цепь датчика на предмет чувствительности и смещения в заданном диапазоне температур (обычно от –40°C до +80°C), обеспечивая высокую точность и надежность при установка. Он подходит для долгосрочной установки в гидротехнических сооружениях, таких как бетонные, панельные и земляно-каменные плотины, а также в гражданских и промышленных зданиях, дорогах, мостах, туннелях, земляных полотнах и фундаментах гражданского строительства. Это облегчает измерение изменений наклона и позволяет автоматически собирать данные измерений.4. ЗаключениеЕмкостные акселерометры MEMS играют решающую роль в достижении точного измерения наклона, но они должны решать различные проблемы, особенно в динамичных средах. Ключевые критерии, такие как стабильность смещения, смещение по температуре, низкий уровень шума, повторяемость, устранение вибрации и поперечная чувствительность, играют решающую роль в обеспечении точных измерений. Устранение источников ошибок посредством калибровки и использование интегрированных решений, таких как iSensors, может значительно повысить производительность и надежность систем измерения наклона. По мере развития технологий эти датчики будут продолжать развиваться, предлагая еще большую точность и надежность для широкого спектра применений. АКМ1200Высокоэффективный промышленный тип датчика акселерометра Mems на заводе  

Ключевые моментыПродукт: MEMS IMU UF300A (навигационного класса) от Micro-Magic Inc в сравнении с UF100A (тактического класса).Характеристики UF300A навигационного класса:Размер: Компактный для различных применений.Гироскоп: повторяемость смещения

Ключевые моменты**Продукт:** МЭМС-гироскоп для инерциальных приборов**Функции:**– **Материалы:** металлические сплавы, функциональные материалы, органические полимеры, неорганические неметаллы.– **Влияющие на стабильность:** микроскопические дефекты, размер зерен, текстура, внутреннее напряжение.– **Воздействие на окружающую среду:** На производительность влияют перегрузки, вибрация и циклическое изменение температуры.– **Регулирование микроструктуры:** Использование композитов SiC/Al для уменьшения плотности дислокаций и повышения прочности.**Преимущества:** Повышает долговременную точность и стабильность, индивидуальный контроль микроструктуры обеспечивает надежность в различных условиях, что имеет решающее значение для приложений в аэрокосмической отрасли и точной каротажа.В последние годы, в связи с быстрым развитием нефтяной каротажа, аэрокосмической, горнодобывающей, геодезической, картографической и других областей, точность и долговременная стабильность прецизионных инструментов, таких как гироскоп MEMS, становятся все более и более актуальными. Исследования показали, что размерная нестабильность материалов является одной из основных причин плохой точности и стабильности инерциальных приборов. Стабильность размеров отличается от теплового расширения или термоциклирования. Это основной показатель производительности материалов прецизионных механических деталей, который относится к способности деталей сохранять свой первоначальный размер и форму в конкретной среде.Материал инерциального прибора на основе MEMS-гироскопаСуществует четыре основных типа материалов компонентов инерциальных приборов: один — металл (например, алюминий и алюминиевый сплав, нержавеющая сталь, медь и медный сплав, титановый сплав, бериллий, золото и т. д.) и его композиционные материалы; Во-вторых, функциональные материалы (такие как магнитомягкий сплав железо-никель, магнитотвердый сплав самарий-кобальт, магнитотвердый сплав Al-никель-кобальт и т. д.); В-третьих, органические полимеры (такие как политетрафторэтилен, каучук, эпоксидная смола и др.); Четвертая — неорганические неметаллы (например, кварцевое стекло, обрабатываемая керамика и т. д.), среди которых наибольшее количество — металл и его композиционные материалы.В последние годы мы добились прорыва в области высокоточного механической обработки и технологии сборки без напряжений, но мы по-прежнему обнаруживаем, что после поставки инструмента происходит медленное снижение точности и невозможность достижения долгосрочной стабильности. Фактически, после определения конструкции конструкции, процесса обработки деталей и сборки, долговременная стабильность точности прибора зависит от внутренних характеристик материала.Внутренние свойства материала (такие как микроскопические дефекты, вторая фаза, размер зерна, текстура и т. д.) напрямую влияют на стабильность размеров материала. Кроме того, материал прибора также будет претерпевать необратимые размерные изменения при взаимодействии с внешней средой (полем напряжений, температурным полем и временем и т. д.). На рисунке 1 показана зависимость точности инерциального прибора от условий эксплуатации, микроструктуры материала и изменения размеров. Если взять в качестве примера гироскоп MEMS, то условия его работы и условия хранения влияют на стабильность размеров материала. Даже если МЭМС-гироскоп имеет систему контроля температуры, если микроструктура самого материала нестабильна, имеется метастабильная вторая фаза или имеются макро/микроостаточные напряжения во время сборки, точность прибора будет дрейфовать.Рисунок 1. Зависимость точности инерциальных приборов от условий эксплуатации, микроструктуры и изменений размеров.Факторы, влияющие на материальные измененияВнутренние свойства материалов МЭМС-гироскопов в основном включают микроскопические дефекты, вторую фазу, зерно, текстуру, внутреннее напряжение и т. д. Внешние факторы окружающей среды в основном взаимодействуют с внутренними свойствами, вызывая изменения размеров.1. Плотность и морфология микроскопических дефектов.К микроскопическим дефектам в металлах и сплавах относятся вакансии, дислокации, двойники и границы зерен и т. д. Дислокация — наиболее типичная форма микроскопического дефекта, под которым понимают дефекты, образующиеся при неравномерном расположении атомов в правильно расположенных кристаллах, например отсутствие или увеличение полуатомной плоскости краевой дислокации. Из-за того, что дислокация создает свободный объем в идеальных кристаллах, это приводит к изменению размеров материала, как показано на рисунке 2. Однако в случае того же числа атомов наличие дислокации приводит к появлению свободного объема вокруг атомов, что приводит к появлению свободного объема вокруг атомов. отражается на увеличении размера сплава.Рис. 2. Схема влияния плотности микроскопических дефектов в материалах на размер материала.2. Влияние зерна и текстуры на стабильность.Связь между деформацией ε металла или сплава под действием приложенного напряжения σ и размером зерна d материала, плотностью ρ подвижной дислокации, напряжением σ0, необходимым для зарождения первой дислокации, и модулем сдвига G материал получен:Из формулы видно, что измельчение зерна может снизить возникающую деформацию, что также является основным направлением регулирования микроструктуры в процессе стабилизации.Кроме того, в реальном производстве при использовании прессованных прутков и листового проката для обработки прецизионных деталей приборов также необходимо обращать внимание на анизотропию материала, как показано на рисунке 3. В качестве примера рассмотрим сплав 2024Al для корпуса механического гироскопа. , рама на рисунке 3(a) обычно изготовлена из экструдированного прутка из алюминиевого сплава 2024. Из-за большой пластической деформации зерна будут демонстрировать предпочтительную ориентацию, образуя текстуру, как показано на рисунках 3 (b) и (c). Текстура относится к состоянию, в котором ориентация кристаллов поликристаллического материала значительно отклоняется от случайного распределения.Рисунок 3. Микроструктура стержня из сплава 2024Al для корпусов механических гироскопов.Товары в статье3. Влияние окружающей среды на стабильность размеров материалов. В целом, инерциальные инструменты должны поддерживать долговременную стабильность точности в таких условиях, как большие перегрузки, вибрация и удары, а также циклическое изменение температуры, что выдвигает более жесткие требования к стабилизации микроструктуры и свойств материалов. Если взять в качестве примера композиты SiC/2024Al приборного качества, то долговременная стабильность размеров достигается за счет процесса стабилизации при производстве инерционных приборных конструкций. Результаты показывают, что амплитуда изменения размера (~ 1,5×10-4), вызванная процессом выдержки при постоянной температуре композита SiC/чистый алюминий (на изменение размера влияет только внутреннее напряжение), больше, чем у алюминиевого сплава. процесс выдерживания постоянной температуры (на изменение размеров влияет только осадок старения) (~ -0,8×10-4). Когда матрица становится алюминиевым сплавом, влияние внутреннего напряжения композита на изменение размеров будет еще больше усиливаться, как показано на рисунке 4. Кроме того, в разных условиях эксплуатации тенденция изменения внутреннего напряжения одного и того же материала различна. , и даже будет показана противоположная тенденция изменения размера. Например, композиты SiC/2024Al производят снятие напряжения сжатия при постоянной температуре 190 ° C, а размер увеличивается, тогда как снятие напряжения растяжения происходит при 500 холодных и горячих ударах при температуре -196 ~ 190 ° C, а размер уменьшается.Поэтому при проектировании и использовании алюминиево-матричных композитов необходимо полностью проверять их эксплуатационную температурную нагрузку, исходное напряженное состояние и тип матричного материала. В настоящее время идея разработки процесса, основанная на стабилизации напряжений, заключается в проведении холодного и термического удара в диапазоне рабочих температур, снятии внутреннего напряжения, формировании большого количества стабильных дислокационных структур внутри композиционного материала и стимулировании большого количества вторичных выделений. .Рисунок 4. Изменения размеров алюминиевых сплавов и композитов при старении при постоянной температуре.Мероприятия по улучшению размерной стабильности компонентов1. Регулирование и оптимизация микродефектовВыбор новой системы материалов является эффективным способом борьбы с микродефектами. Например, использование приборных композитов SiC/Al, керамических частиц SiC для закрепления дислокации в алюминиевой матрице, уменьшения плотности подвижных дислокаций или изменения типа дефекта в металле. На примере композитов SiC/Al исследования показывают, что при уменьшении среднего расстояния между керамическими частицами в композитах до 250 нм можно получить композит с дефектом слоя, а предел упругости композита с дефектом слоя составляет 50 нм. % выше, чем у композита без дефектов слоев, как показано на рисунке 5.Рисунок 5. Два типа морфологии композитного материала.Следует отметить, что при разработке технологического маршрута организационного контроля необходимо также выбирать соответствующую материальную систему и параметры холодового и термоударного процесса в сочетании с напряжёнными условиями и диапазоном рабочих температур среды эксплуатации инерциальных приборов. В прошлом выбор системы материалов и параметров процесса основывался на опыте и большом количестве данных о производительности, что приводило к недостаточной теоретической основе для проектирования процесса из-за отсутствия поддержки микроструктуры. В последние годы, благодаря постоянному развитию технологий аналитического тестирования, количественная или полуколичественная оценка плотности и морфологии микроскопических дефектов может быть достигнута с помощью рентгеновского дифрактометра, сканирующего электронного микроскопа и просвечивающего электронного микроскопа, который обеспечивает техническую поддержку материалов. оптимизация системы и проверка процессов. 2. Регулирование зерна и текстуры Влияние текстуры на стабильность размеров — это анизотропия, вызывающая изменение размеров. Как упоминалось ранее, к раме МЭМС-гироскопа предъявляются чрезвычайно строгие требования по вертикали в осевом и радиальном направлении, и необходимо контролировать погрешность обработки порядка микронов, чтобы избежать отклонения центроида МЭМС-гироскопа. По этой причине экструдированный пруток 2024Al был подвергнут деформационной термообработке. На рис. 6 представлены металлографические фотографии 40% осевой деформации сжатия прессованного алюминиевого сплава 2024, а также фотографии микроструктуры до и после термической деформации. Перед деформационной термообработкой трудно рассчитать размер осевого зерна, но после деформационной термообработки равноосная степень зерна на краю стержня составляет 0,98, а равноосная степень зерна значительно увеличивается. . Кроме того, на рисунке видно, что небольшая разница в сопротивлении деформации между осевым и радиальным исходным образцом составляет 111,63 МПа, что свидетельствует о сильной анизотропии. После деформационной термообработки значения сопротивления малой деформации в осевом и радиальном направлениях составили 163 МПа и 149 МПа соответственно. По сравнению с исходным образцом соотношение сопротивления осевой и радиальной малой деформации изменилось с 2,3 до деформационной термообработки до 1,1, что свидетельствует о том, что анизотропия материала лучше устраняется после деформационной термообработки.Рисунок 6. Принципиальная схема изотропной обработки, изменения микроструктуры и эксплуатационных испытаний стержня из алюминиевого сплава.Поэтому, когда для обработки деталей инерционных приборов необходимо использовать стержни или пластины из алюминиевого сплава, рекомендуется увеличить звено деформационной термообработки, устранить текстуру, получить изотропную организацию и избежать анизотропии деформации. Статистическую информацию о текстуре можно получить с помощью EBSD в SEM, TKD в TEM или трехмерной XRD, а изменения текстуры можно проанализировать количественно.ЗаключениеОсновываясь на острой потребности в долгосрочной стабильности точности инерциальных инструментов, в этой статье систематически рассматривается влияние стабильности размеров с точки зрения материаловедения и предлагаются способы улучшения долговременной стабильности точности инерциальных инструментов с учетом внутренних характеристик. материалов. NF-1000 в керамическом корпусе LCC представляет собой модернизированный МЭМС-гироскоп для определения севера на основе MG-502, а его диапазон увеличен с 50-100°/с до 500°/с, что является важной вехой. Материалы имеют решающее значение для долгосрочной стабильности и являются основой их наилучшей производительности. Я надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете понять, что такое MEMS-гироскоп. Хотите узнать больше информации, читайте соответствующие продукты и статьи. МГ502Mg-502 Высокоточные одноосные гироскопы Mems  

Ключевые моментыПродукт: Высокоточный миниатюрный MEMS-искатель севера.Ключевые особенности:Компоненты: Блок инерциальных измерений (IMU) с 3-осевым MEMS-гироскопом и акселерометром, а также схемы питания, управления и отображения.Функция: Обеспечивает точный курс автономно, независимо от спутников или погоды.Применение: Используется в горнодобывающей промышленности, нефтедобыче, на судах и в туннелях.Инерциальная навигация: измеряет положение, скорость и ускорение с помощью гироскопов и акселерометров.Вывод: конструкция MEMS North Finder развивается: такие модели, как NF1000, адаптируются к цилиндрическим формам для специализированных отраслей, таких как каротаж нефти.В качестве инструмента для измерения угла между севером и истинным севером, искатель севера может предоставить точную информацию об ориентации и положении в статической базовой среде и играет важную роль в горнодобывающей промышленности, нефтедобыче, судовом оборудовании, проходке туннелей и других областях. В настоящее время во всех сферах жизни предъявляются все более высокие требования к размеру и точности искателя севера, поэтому искатель севера является более высокоточным и миниатюрным.Первоначально я начну с базовой точки зрения, сосредоточившись на составе системы поиска севера, чтобы каждый мог более четко понять систему поиска севера.Основные компоненты искателя севераСеверный искатель MEMS может предоставлять информацию о курсе движущемуся телу полностью автономно, работая без зависимости от спутников, не подвержен влиянию климата и не требуя сложных операций. Он не только обеспечивает интерфейс вывода данных для компьютера, но также обеспечивает хороший человеко-машинный интерфейс.Искатель Севера MEMS в основном состоит из модуля инерциального измерения (IMU) и линейной части, а блок-схема аппаратного обеспечения показана на рисунке 1. Блок инерционного измерения (IMU) состоит из гироскопа и поворотного механизма. Схемная часть в основном состоит из четырех печатных плат, включая: плату питания, плату управления, плату усилителя мощности и опорную пластину. В таблице 1 показаны компоненты системы поиска севера.Рисунок 1. Аппаратная блок-схема искателя севера.Таблица 1. Компоненты искателя СевераНа панели северного искателя MEMS расположены два индикатора: индикатор северного искателя и индикатор электропитания; Две кнопки: северная кнопка и выключатель питания; Пятиразрядный семисегментный цифровой дисплей; Предохранитель; Внешнее подключение устройства осуществляется с помощью двух разъемов: разъема питания и разъема интерфейса связи.Искатель севера состоит из инерциальных измерительных блоков и алгоритмов, принцип которых тот же, что и инерциальная навигационная система, разница в том, что разные алгоритмы образуют разные системы. Следовательно, система поиска севера также является инерциальной навигационной системой.Инерциальная навигационная система может измерять информацию о местоположении, мгновенную скорость, ускорение и угловую скорость с помощью компонентов инерциального измерения без вмешательства со стороны внешней среды, без излучения и тайно, а также может непрерывно предоставлять информацию о местоположении, угле ориентации, линейной скорости, угловой скорости и другую информацию о параметрах в авиационная, аэрокосмическая, навигационная и военная области.Основной принцип инерциальной навигации показан на рисунке 2. Система координат, показанная на рисунке, — oxy, где (x,y) — мгновенное положение. На платформе инерциальной навигационной системы скорость Vx, Vy и мгновенное положение x и y получаются посредством компьютерного расчета, где ось x и y управляют осями измерения двух акселерометров соответственно, а акселерометр используется для измерения ускорение двух осей.Рисунок 2. Основной принцип инерциальной навигации.В инерциальной навигационной системе поверхность Земли считается сферической, тогда положение вектора представляется долготой и широтой, а если оси x и y указывают на север и восток соответственно, положение вектора представляется долготой и широтой:Где R – радиус земли; φ0 – начальная широта несущей; λ0 – начальная долгота несущей;φ – географическое широтное положение перевозчика; λ – географическая долгота положения перевозчика;vx – скорость в северном направлении; vy – скорость в восточном направлении.Инерциальный измерительный блок, также называемый инерциальным навигационным блоком, состоит из акселерометра и гироскопа. Инерциальная навигационная система состоит из трех частей, включая инерциальный измерительный блок, компьютер и дисплей. Ускорение самолета, движущегося в трех направлениях - поперечном, продольном и вертикальном, измеряется тремя акселерометрами, а вращение самолета в трех направлениях - продольном и вертикальном - гироскопом с тремя степенями свободы. Компьютер рассчитывает скорость и положение самолета; На дисплей выводятся все виды данных навигационной информации.ЗаключениеБольшая часть искателя севера имеет форму куба, но с ростом спроса различных отраслей внешний вид искателя севера также меняется. Например, NF1000 — это искатель севера, предназначенный для каротажа нефти, наклонно-направленного бурения и добычи полезных ископаемых, а его форма совершила большой прорыв, превратившись из куба в цилиндр, который можно хорошо адаптировать к форме зонда. Поскольку это МЭМС-искатель севера, он содержит трехосный МЭМС-гироскоп и трехосный МЭМС-акселерометр.Я надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете понять структуру высокоточного миниатюрного искателя севера MEMS. Если вы заинтересованы в дополнительных знаниях о искателе севера, свяжитесь с нами.  НФ1000Инерциальная навигационная система Высокопроизводительная динамическая MEMS North Seeker