陀螺仪

<strong>作者：Harvey Weinberg，ADI公司MEMS和传感器技术 部应用工程组主管</strong>

流览高性能陀螺仪数据手册时，多数系统设计师关注的第一个要素是零偏稳定性规格。毕竟，它描述的是陀螺仪的分辨率下限，理所当然是反映陀螺仪性能的最佳指标！然而，实际的陀螺仪会因为多种原因而出现误差，使得用户无法获得数据手册中宣称的高零偏稳定性。的确，可能只有在实验室内才能获得那么高的性能。传统方法是借助补偿来最大程度地降低这些误差源的影响。本文将讨论多种此类技术及其局限性。最后，我们将讨论另一种可选范式——根据机械性能选择陀螺仪，以及必要时如何提高其偏置稳定度。

<strong>环境误差</strong>

所有中低价位的MEMS陀螺仪都有一定的时间-零点偏置和比例因子误差，此外还会随温度而发生一定的变化。因此，对陀螺仪进行温度补偿是很常见的做法。一般而言，陀螺仪集成温度传感器的目的就在于此。温度传感器的绝对精度并不重要，重要的是可重复性以及温度传感器与陀螺仪实际温度的紧密耦合。现代陀螺仪的温度传感器几乎毫不费力就能达到这些要求。

<strong>Mark Looney 应用工程师 ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

当MEMS惯性测量单元(IMU)用作运动控制系统中的反馈传感器时，必须了解陀螺仪的噪声情况，因为它会在所监视的平台上造成不必要的物理运动。根据具体情况，针对特定MEMS IMU进行早期应用目标噪声估算时需要考虑多个潜在的误差源。在此过程中需要考虑的三个常见陀螺仪特性为其固有噪声、线性振动响应和对准误差。图1的简单模型显示了会影响各误差源评估的几个特性：噪声源、传感器响应和滤波。此模型给出了对这些特性进行频谱分析所需的基准。

<strong>作者：Ben Wang</strong>

汽车航位推算(DR)导航系统采用一个陀螺仪(gyro)来推算车辆的即时航向。借助该信息再加上行驶的距离，导航系统可以正确确定车辆的位置，即使卫星信号因拥挤的城区环境或隧道而受阻时亦是如此。在 DR 导航中使用陀螺仪的一个重大挑战是，卫星信号可能会丢失较长时间，结果使累积角度误差过大而无法精确定位车辆。本文为这个问题提出了一种简单的解决办法。

<strong>DR 导航的工作原理</strong>

图 1 所示为 DR 导航的基本工作原理。一个陀螺仪测量车辆的旋转速率，单位为度/秒。代表车辆即时航向的角度通过计算旋转速率的时间积分而求得。结合航向和行驶距离，可以确定车辆的位置，如图中的红线所示。

机器人要想完成特定任务，就一定要有所动作，这个时候，必须掌握如何控制机器人走直线、曲线，从而使机器人移动到我们想做任务的地方。

机器人走直线，难吗？

我们看到一些先进的机器人，走在路上非常稳，不仅在平地上行动不会摔跤，走在坑洼里也可以极好地保持平衡。

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却有另一些机器人走路歪歪扭扭，在平地上都可以把自己摔一跤，因为它不知道自身的平衡状态，一步歪，步步歪。

<strong>Mark Looney 应用工程师 ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

当MEMS惯性测量单元(IMU)用作运动控制系统中的反馈传感器时，必须了解陀螺仪的噪声情况，因为它会在所监视的平台上造成不必要的物理运动。根据具体情况，针对特定MEMS IMU进行早期应用目标噪声估算时需要考虑多个潜在的误差源。在此过程中需要考虑的三个常见陀螺仪特性为其固有噪声、线性振动响应和对准误差。图1的简单模型显示了会影响各误差源评估的几个特性：噪声源、传感器响应和滤波。此模型给出了对这些特性进行频谱分析所需的基准。

选择陀螺仪时，需要考虑将最大误差源最小化。在大多数应用中，振动敏感度是最大的误差源。其它参数可以轻松地通过校准或求取多个传感器的平均值来改善。零偏稳定性是误差预算较小的分量之一。

览高性能陀螺仪数据手册时，多数系统设计师关注的第一个要素是零偏稳定性规格。毕竟，它描述的是陀螺仪的分辨率下限，理所当然是反映陀螺仪性能的最佳指标！然而，实际的陀螺仪会因为多种原因而出现误差，使得用户无法获得数据手册中宣称的高零偏稳定性。的确，可能只有在实验室内才能获得那么高的 性能。传统方法是借助补偿来最大程度地降低这些误差源的影响。本文将讨论多种此类技术及其局限性。最后，我们将讨论另一种可选范式——根据机械性能选择陀螺仪，以及必要时如何提高其偏置稳定度。

<strong>环境误差</strong>

所有中低价位的MEMS陀螺仪都有一定的时间-零点偏置和比例因子误差，此外还会随温度而发生一定的变化。因此，对陀螺仪进行温度补偿是很常见的做法。一般而言，陀螺仪集成温度传感器的目的就在于此。温度传感器的绝对精度并不重要，重要的是可重复性以及温度传感器与陀螺仪实际温度的紧密耦合。现代陀螺仪的温度传感器几乎 毫不费力就能达到这些要求。

<strong>作者：Harvey Weinberg</strong>

<strong>简介</strong>

在相位和频率响应对系统正常工作至关重要的应用中，通常会使用惯性传感器。此应用笔记将讨论ADI公司的 iMEMS加速度计及陀螺仪（ADXLxxxx和ADXRSxxx系列器件）的相位及频度响应性能。

<strong><a href="http://adi.eetrend.com/files/2017-06/wen_zhang_/100006705-21254-688cn.p…：iMEMS加速度计和陀螺仪的相位与频率响应</a></strong>

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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