Изделие: MEMS-гироскоп навигационного класса
Основные характеристики:
MEMS-гироскоп — это инерциальный датчик для измерения угловой скорости или углового смещения. Он имеет широкие перспективы применения в нефтедобыче, системах наведения оружия, аэрокосмической отрасли, горнодобывающей промышленности, геодезии и картографии, промышленной робототехнике и бытовой электронике. В связи с различными требованиями к точности в разных областях, MEMS-гироскопы на рынке делятся на три уровня: навигационный, тактический и потребительский.
В данной статье подробно рассматриваются навигационные MEMS-гироскопы и проводится сравнение их параметров. Далее будут рассмотрены технические показатели MEMS-гироскопов, проведен анализ дрейфа гироскопов и проведено сравнение трех навигационных MEMS-гироскопов.
Идеальный MEMS-гироскоп должен обладать таким свойством, чтобы выходной сигнал его чувствительной оси был пропорционален входным угловым параметрам (углу, угловой скорости) соответствующей оси несущей при любых условиях и не был чувствителен к угловым параметрам своей поперечной оси, а также к любым неугловым параметрам оси (таким как вибрационное ускорение и линейное ускорение). Основные технические характеристики MEMS-гироскопа приведены в таблице 1.
| Технический индикатор | Единица | Значение |
| Диапазон измерений | (°)/с | Эффективно чувствителен к диапазону входной угловой скорости. |
| Нулевое смещение | (°)/ч | Выходной сигнал гироскопа при нулевом входном сигнале. Поскольку выходные сигналы различаются, для представления одного и того же типа продукции обычно используется эквивалентный входной сигнал, и чем меньше нулевое смещение, тем лучше; для разных моделей продукции меньшее нулевое смещение не гарантирует лучшего результата. |
| Повторяемость смещения | (°)/h(1σ) | При одинаковых условиях и с заданными интервалами (последовательно, ежедневно, через день…) степень согласования между частичными значениями повторных измерений. Выражается в виде стандартного отклонения каждого измеренного смещения. Чем меньше значение, тем лучше для всех гироскопов (оценивает, насколько легко компенсировать нулевое значение). |
| Нулевой дрейф | (°)/с | Скорость изменения во времени отклонения выходного сигнала гироскопа от идеального выходного сигнала. Она содержит как стохастические, так и систематические составляющие и выражается через соответствующее угловое смещение входного сигнала относительно инерциального пространства в единицу времени. |
| Масштабный коэффициент | В/(°)/с、мА/(°)/с | Отношение изменения выходного сигнала к изменению входного сигнала, подлежащего измерению. |
| Пропускная способность | Hz | При проверке частотных характеристик гироскопа установлено, что диапазон частот, соответствующий амплитуде измеряемой величины, уменьшается на 3 дБ, а точность гироскопа может быть повышена за счет уменьшения полосы пропускания. |
Таблица 1. Основные технические показатели MEMS-гироскопа.
Если в гироскопе присутствует интерференционный момент, вал ротора отклонится от исходного стабильного опорного азимута и возникнет ошибка. Угол отклонения оси ротора относительно азимута инерциального пространства (или опорного азимута) за единицу времени называется скоростью дрейфа гироскопа. Основной показатель точности гироскопа — скорость дрейфа.
Дрейф гироскопа делится на две категории: систематический, закон которого известен, он вызывает регулярный дрейф, поэтому его можно компенсировать с помощью компьютера; другой тип дрейфа обусловлен случайными факторами и вызывает случайный дрейф. Скорость систематического дрейфа выражается угловым смещением в единицу времени, а скорость случайного дрейфа — среднеквадратичным значением углового смещения в единицу времени или стандартным отклонением. Приблизительный диапазон скоростей случайного дрейфа для различных типов гироскопов, достижимый в настоящее время, показан в таблице 2.
| Тип гироскопа | Скорость случайного дрейфа/(°)·ч-1 |
| Шарикоподшипниковый гироскоп | 10-1 |
| Гироскоп с вращающимся подшипником | 1-0.1 |
| Жидкостный поплавковый гироскоп | 0,01-0,001 |
| Гироскоп с воздушным поплавком | 0,01-0,001 |
| Динамически настроенный гироскоп | 0,01-0,001 |
| Электростатический гироскоп | 0,01-0,0001 |
| Полусферический резонансный гироскоп | 0,1-0,01 |
| Кольцевой лазерный гироскоп | 0,01-0,001 |
| Волоконно-оптический гироскоп | 1-0.1 |
Таблица 2. Скорость случайного дрейфа различных типов гироскопов.
Приблизительный диапазон требуемой скорости случайного дрейфа гироскопа для различных применений показан в таблице 3. Типичный показатель точности позиционирования инерциальной навигационной системы составляет 1n миль/ч (1n миль = 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.
| Приложение | Требования к скорости случайного дрейфа гиро/(°)·ч-1 |
| Гироскоп скорости в системе управления полетом | 150-10 |
| Вертикальный гироскоп в системе управления полетом | 30-10 |
| Направленный гироскоп в системе управления полетом | 10-1 |
| Тактическая инерциальная система наведения ракеты | 1-0.1 |
| Морской гирокомпас, система определения курса, система бокового позиционирования артиллерии, инерциальная навигационная система для наземных транспортных средств. | 0,1-0,01 |
| Инерциальные навигационные системы для самолетов и судов | 0,01-0,001 |
| Стратегическая ракета, крылатая ракета, инерциальная система наведения | 0,01-0,0005 |
Таблица 3. Требования к скорости случайного дрейфа гироскопа в различных областях применения.
Серия MG от Micro-Magic Inc. — это высокоточные MEMS-гироскопы навигационного класса, отвечающие потребностям различных областей. В следующей таблице сравниваются дальность действия, нестабильность смещения, угловое случайное блуждание, стабильность смещения, масштабный коэффициент, полоса пропускания и шум.
| МГ-101 | МГ-401 | МГ-501 | |
| Динамический диапазон (град/с) | ±100 | ±400 | ±500 |
| Нестабильность смещения (град/час) | 0.1 | 0,5 | 2 |
| Угловое случайное блуждание (°/√h) | 0,005 | 0,025~0,05 | 0.125-0.1 |
| Стабильность смещения (1σ 10 с) (град/час) | 0.1 | 0,5 | 2~5 |
Таблица 4. Таблица сравнения параметров трех навигационных MEMS-гироскопов.
Надеюсь, эта статья поможет вам понять технические характеристики навигационных MEMS-гироскопов и сравнительную взаимосвязь между ними. Если вас интересует более подробная информация о MEMS-гироскопах, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Xml политика конфиденциальности блог Карта сайта
Авторское право
@ Микро-Магия Инк Все права защищены.
ПОДДЕРЖИВАЕМАЯ СЕТЬ
русский
