分析問題

來自慣性傳感器的信息經過處理和積分後
，可以提供許多不同類型的運動、位置和方向輸出（見圖1）。meizhongleixingdeyundongdoushejidaoyixilieyingyongxiangguandefuzayinsu，duicibixujiayilejie。gongyekongzhiyingyongjiushiyigehenhaodelizi，mouzhongxingshidezhixianghuozhuanxiangshebeiduizhexieyingyongshifenyouyong。qingxiehuojiaodujiancechangchangshicileiyingyongdehexinrenwu，zaizuijiandandefanlizhong，jixieqipaochuanganqibiankemanzuxuyao。raner，zaimingquechuanganqixuqiuzhiqian

，xuyaofenxizuizhongxitongdewanzhengyundongdonglixuetexing、環境、壽命周期和可靠性預期。
 

 
圖1：當今的慣性傳感器能夠檢測多種運動類型

如果係統的運動相對而言為靜態，簡單的角度傳感器可能就足夠了
，但實際的技術決策取決於響應時間、衝擊和震動、尺寸、整個使用壽命期間的性能漂移。此外，許多係統涉及到多種類型的運動（如旋轉和加速度等）

，而(er)且(qie)往(wang)往(wang)在(zai)多(duo)個(ge)軸(zhou)上(shang)工(gong)作(zuo)
，這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)將(jiang)多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)。一(yi)旦(dan)知(zhi)道(dao)正(zheng)確(que)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)類(lei)型(xing)和(he)技(ji)術(shu)後(hou)，挑(tiao)戰(zhan)便(bian)轉(zhuan)移(yi)到(dao)了(le)解(jie)和(he)最(zui)終(zhong)補(bu)償(chang)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)環(huan)境(jing)（溫度
、震動
、衝擊
、安裝位置、時間和其他變量）的反應。環境補償涉及到額外的電路、測試
、xiaozhunhedongtaitiaozheng，ermeizhongleixingdechuanganqi，shenzhimeigechuanganqidoushiduyiwuerde，yincizheyouhuidailaibuchangbuzuhuoguodudeewaifengxian，chufeigongchengshifeichanglejiechuanganqitexing。zuihouzheyidianqushixuduoshejigongchengshicaiyongwanquanjichengdechuanganqijiejuefangan，yibianxiaochuyunyongheshishiguochengzhongdezhangai。

線性速率抑或角速率

慣性傳感器有多種類型。MEMS（微機電係統）傳感器是最完善的傳感器類型之一，已經使眾多應用受益。15年前
，MEMS線性加速度傳感器（加速度計）徹(che)底(di)革(ge)新(xin)了(le)汽(qi)車(che)安(an)全(quan)氣(qi)囊(nang)係(xi)統(tong)。自(zi)此(ci)以(yi)後(hou)，從(cong)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)硬(ying)盤(pan)保(bao)護(hu)到(dao)遊(you)戲(xi)控(kong)製(zhi)器(qi)中(zhong)更(geng)為(wei)直(zhi)觀(guan)的(de)用(yong)戶(hu)運(yun)動(dong)捕(bu)捉(zhuo)，各(ge)種(zhong)獨(du)特(te)的(de)功(gong)能(neng)和(he)應(ying)用(yong)得(de)以(yi)實(shi)現(xian)。根(gen)據(ju)諧(xie)振(zhen)器(qi)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)的(de)原(yuan)理(li)，MEMS結構也可提供角速率檢測。兩個多晶矽檢測結構各含一個“擾動框架”，通過靜電將擾動框架驅動到諧振狀態，以產生必要的運動，從而在旋轉期間產生科氏力。在各框架的兩個外部極限處（與擾動運動正交）是可動指
，放在固定指之間，形成一個容性撿拾結構來檢測科氏運動。當MEMStuoluoyixuanzhuanshi
，kedongzhideweizhibianhuatongguodianrongbianhuajinxingjiance，youcidedaodexinhaosongruyixiliezengyihejietiaoji，chanshengdiansulvxinhaoshuchu。mouxieqingkuangxia，gaixinhaohaihuijingzhuanhuan
，songruyigezhuanyoushuzixiaozhundianlu。

傳感器內核周圍的集成度和校準由最終性能要求決定，但在許多情況下，可能需要進行運動校準，以便實現最高的性能水平和穩定性。

調理和處理

在工業市場上，諸如震動分析、平台校正
、一(yi)般(ban)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)之(zhi)類(lei)的(de)應(ying)用(yong)都(dou)需(xu)要(yao)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)高(gao)可(ke)靠(kao)度(du)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，而(er)且(qie)在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)是(shi)直(zhi)接(jie)嵌(qian)入(ru)到(dao)現(xian)有(you)設(she)備(bei)中(zhong)。此(ci)外(wai)
，還(hai)必(bi)須(xu)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)控(kong)製(zhi)、校準和編程功能
，使器件真正獨立自足。一些應用範例包括：

機器自動化：通tong過guo提ti高gao位wei置zhi檢jian測ce精jing度du，並bing且qie更geng加jia嚴yan格ge地di將jiang此ci信xin息xi與yu遠yuan程cheng控kong製zhi或huo編bian程cheng設she置zhi的de運yun動dong相xiang關guan聯lian，可ke以yi使shi自zi治zhi或huo遠yuan程cheng控kong製zhi的de精jing密mi儀yi器qi和he機ji械xie臂bi更geng加jia精jing確que、有效。

工業機械的狀態監控：通過將傳感器更深地嵌入機械內部
，並且借由傳感器性能和嵌入式處理而更早、更準確地掌握狀態變化的跡象，可以獲得更實用的價值。

移動通信和監控：無論是陸地、航空還是海上交通工具，慣性傳感器都有助於其實現穩定（天線和相機）和定向導航（利用GPS和其他傳感器進行航位推算）。

工業檢測市場異常紛繁多樣
，必須通過集成嵌入式可調特性
，如數字濾波、采樣速率控製、狀態監控、電源管理選項和專用輔助I/O功能等，來支持各種不同的性能、集ji成cheng度du和he接jie口kou要yao求qiu。在zai其qi他ta更geng複fu雜za的de情qing況kuang下xia，還hai需xu要yao采cai用yong多duo個ge傳chuan感gan器qi和he多duo種zhong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi。即ji使shi看kan起qi來lai很hen簡jian單dan的de慣guan性xing運yun動dong，例li如ru僅jin限xian於yu一yi個ge或huo兩liang個ge軸zhou的de運yun動dong，也ye可ke能neng需xu要yao同tong時shi采cai用yong加jia速su度du計ji和he陀tuo螺luo儀yi檢jian測ce來lai補bu償chang重zhong力li、震動及其他不符常規的行為和影響。

傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)能(neng)具(ju)有(you)交(jiao)叉(cha)靈(ling)敏(min)度(du)

，很(hen)多(duo)時(shi)候(hou)需(xu)要(yao)對(dui)此(ci)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)，即(ji)使(shi)無(wu)須(xu)補(bu)償(chang)，至(zhi)少(shao)也(ye)需(xu)要(yao)加(jia)以(yi)了(le)解(jie)。此(ci)外(wai)

，慣(guan)性(xing)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)的(de)標(biao)準(zhun)
，這(zhe)使(shi)得(de)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)的(de)解(jie)決(jue)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)。當(dang)指(zhi)定(ding)角(jiao)速(su)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)要(yao)求(qiu)時(shi)，多(duo)數(shu)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)主(zhu)要(yao)關(guan)心(xin)的(de)是(shi)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)穩(wen)定(ding)性(xing)（隨時間發生的偏置估算），消費級陀螺儀通常不會規定這一特性。如果傳感器的線性加速度性能較差，那麼即使0.003°/s的良好陀螺儀偏置穩定性也可能毫無意義。例如，假設線性加速度特性為0.1°/s/G
，在旋轉±90° （1 G）的簡單情況下，這將給0.003°/s的偏置穩定性增加0.1°的誤差。加速度計通常與陀螺儀一起使用，以便檢測重力影響
，並且提供必要的信息來驅動補償過程。

為wei了le優you化hua傳chuan感gan器qi性xing能neng並bing盡jin可ke能neng縮suo短duan開kai發fa時shi間jian，需xu要yao深shen入ru了le解jie傳chuan感gan器qi靈ling敏min度du和he應ying用yong環huan境jing。校xiao準zhun計ji劃hua可ke以yi針zhen對dui影ying響xiang最zui大da的de因yin素su進jin行xing定ding製zhi，從cong而er減jian少shao測ce試shi時shi間jian和he補bu償chang算suan法fa開kai銷xiao。麵mian向xiang具ju體ti應ying用yong的de解jie決jue方fang案an將jiang適shi當dang的de傳chuan感gan器qi與yu必bi要yao的de信xin號hao處chu理li結jie合he在zai一yi起qi，如ru果guo具ju備bei高gao性xing價jia比bi並bing且qie提ti供gong現xian成cheng可ke用yong的de標biao準zhun係xi統tong接jie口kou，這zhe些xie解jie決jue方fang案an將jiang能neng消xiao除chu許xu多duo工gong業ye客ke戶hu過guo去qu所suo麵mian臨lin的de實shi施shi和he生sheng產chan障zhang礙ai。

加速度、震動分析

在一些應用案例中，相對簡單的傳感器輸出可能就足夠了，但在另一些應用中（例如
，通過震動分析進行狀態監控），則需要增加相當多的處理過程才能實現所需的輸出。圍繞慣性傳感器而構建的一個高集成度器件示例是ADIS16227（見圖2）
，它是一款完全自治的頻域震動監控器。此類器件可能不提供相對簡單的g/mV輸出，而是提供特定應用分析。在本例中，其嵌入式頻域處理、512點實值FFT和片上存儲器能夠識別各震動源並進行歸類
，監控其隨時間的變化情況，並根據可編程的閾值做出反應。
 

圖2 ：控製說明圖
 

nenggoujiancehelejieyundongkenengduijihusuoyoushexiangdaodelingyudoujuyouyingyongjiazhi。daduoshuqingkuangxia，renmenxiwangzhangkongyigexitongfashengdeyundong

，bingliyonggaixinxitigaoxingneng（響應時間、精度、工作速度等），增強安全性或可靠性（係統在危險情況下關機），或huo者zhe獲huo得de其qi他ta增zeng值zhi特te性xing。但dan在zai某mou些xie情qing況kuang下xia，不bu運yun動dong才cai是shi至zhi關guan重zhong要yao的de，因yin此ci傳chuan感gan器qi可ke用yong來lai檢jian測ce不bu需xu要yao的de運yun動dong。這zhe些xie特te性xing或huo性xing能neng升sheng級ji往wang往wang在zai現xian有you係xi統tong上shang實shi施shi，考kao慮lv到dao最zui終zhong係xi統tong的de功gong耗hao和he尺chi寸cun已yi確que定ding，或huo者zhe必bi須xu最zui小xiao化hua，MEMSguanxingchuanganqidexiaochicunhedigonghaotexingwuyijijuxiyinli。mouxieqingkuangxia，zhexiexitongdeshejirenyuanbushiyundongdonglixuefangmiandezhuanjia
，yinci，zaijuedingshifoujinxingxitongshengjishi，wanquanjichenghexiaozhundechuanganqicunzaiyufoukenengshizuiguanjiandeyinsu。