MEMS

<strong>作者：Mark Looney</strong>

<strong>简介</strong>

MEMS加速度计终于达到了能够测量广泛机器平台振动的阶段。其最近的能力进步，加上MEMS加速度计已有的相对于传统振动传感器的诸多优势（尺寸、重量、成本、抗冲击性、易用性），促使一类新兴的状态监控 (CBM) 系统开始使用MEMS加速度计。结果，许多CBM系统架构师、开发者甚至其客户首次考虑使用此类传感器。他们面临的问题常常是如何快速了解评估MEMS加速度计功能的方法，以便在其机器平台上测量最重要的振动特性。这初看起来似乎很困难，因为MEMS加速度计数据手册表述最重要性能特性的方式常常不是开发人员所熟悉的。例如，许多人熟悉用线速度 (mm/s) 来量化振动，但大多数MEMS加速度计数据手册是用基于重力的加速度 (g) 来表达其性能指标。幸运的是，有一些简单的技术可用来将加速度转换为速度，以及估计加速度计关键特性（频率响应、测量范围、噪声密度）对重要系统级标准（带宽、平坦度、峰值振动、分辨率）的影响。

本视频是ADI公司MEMS陀螺仪和同类陀螺仪产品的对比演示，比较两者对错误输出激励的响应。可以看出，我们的结果新款陀螺仪具有高抗振动、抗冲击性和抗线性加速度特性。

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在本参考电路中，ADXL203双轴加速度计通过x轴或y轴加速产生的输出电压，经缓冲器对传感器输出进行衰减和电平转换，使其电平适合AD转换。

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对于复杂且高动态惯性配置的MEMS IMU应用，评估功能时需要考虑许多属性。在设计周期早期评估这些属性优于追逐开放性成果，从而实现“尽可能精确”。ADI近期举行的在线研讨会【适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案】概述了这些属性以及关键应用条件。

这里我们分享此次研讨会讲义的部分内容，完整文档请点击【在线研讨会讲义PPT下载】适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案 下载

<strong>什么是IMU？</strong>

它代表惯性测量单元。 当有人提到这个缩写名称时，我们先看一下传感器功能，它们能做什么。 想象一个笛卡尔坐标系，形下图所示，具有x轴、y轴和z轴，传感器能够测量各轴方向的线性运动，以及围绕各轴的旋转运动。 这就是所有惯性测量单元的根本出发点，所有惯性导航系统都是据此而构建。

尽管MEMS（微机电系统）技术在气囊和汽车压力传感器中的应用已有大约20年，但促使大众认识到惯性传感器作用的是Nintendo® Wii™和Apple® iPhone®。然而，在一定程度上，流行的看法是惯性传感器的作用主要体现在最终产品有必要检测加速度和减速度的时候。诚然，从纯科学的角度来看，确实是这样。但是，这种看法忽视了MEMS加速度计和陀螺仪日益增加的诸多用途，比如，医疗设备、工业设备、消费类电子设备、汽车电子设备等领域。

通过审视五种运动检测模式各自的可能性，可以超越当今大量MEMS应用的范围，极大地扩大应用选项。这五种模式是加速度（包括平移运动，如位置和方向）、振动、冲击、倾斜和旋转。例如，带活动检测功能的加速度计可以实现电源管理技术，因为该功能可以通过运动或振动的缺失来确定设备处于非活动状态，从而告诉设备进入最低功耗模式。复杂的控制和物理按钮逐渐被由手指触摸动作控制的手势识别接口取代。在其他应用案例中，最终产品变得更加精确，例如，罗盘可以对手持倾斜角进行补偿。