加速度传感器在整合陀螺仪中的应用

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摘要:以现有的MEMS陀螺仪传感器为例，MEMS陀螺仪传感器又名角速度传感器，其实MEMS陀螺仪传感器的核心组件，是一组经过硅制程的微加工机械组合，在硅结构设计上为参照一组如同音叉机制的运转结构，其应用装置的角速度感测，其工作原理为由相互正交之振动与转动导致的交变科里奥利力，至于振动的物体由柔软之弹性结构悬挂于基座上，MEMS陀螺仪传感器整体动力学系统，是由2D弹性阻尼系统整合，系统中的振动和转动所产生的科里奥利力将角速度之能量转移至传感模式，角速率转换为特定感应结构的直向位移，透过MEMS的结构进而取得变化量的感测信息。至于陀螺仪传感器与加速度传感器最大的不同是，陀螺仪传感器的量测数据较偏向斜度、偏航等动态信息，反而与重力、线性动作感测数据较无关，陀螺仪传感器多在侦测物体水平改变状态时较能达到效用，无法如加速度传感器对于物体移动或移动动能具较高的感测能力。相反的，加速度传感器可在侦测物体移动状态具较高实用效益，但却无法感测物体的小幅角度改变。因而将加速度传感器与陀螺仪传感器整合，即可让动态感测系统同时具备直向速度与转动数据的感测信息，让动态感测系统的侦测范围更全面、完整。在MEMS的节能设计方面，在系统毋须使用动态感测应用时，MEMS可以搭配关闭部分功能达到高效节能效用。例如，在陀螺仪传感器设计方案中，可将陀螺仪传感器的传递讯号与调节电路区分为马达驱动部份、加速度传感器感应电路两大部份，马达驱动部份为利用静电驱动的原理令机械组件产生前/后振荡，产生感测过程所需的谐振作用，至于感应部份为利用量测系统电容变化量，来取得科里奥利力的数值变化，于对应感应质点上所生成

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