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【TRANSDUCERS】陀螺仪性能提高10~100倍,实现技术相继发布
2020-05-20 19:27:40   

MEMS传感器的趋势之一是小型化与低成本化,而另一趋势则是高性能化。1990年前后MEMS陀螺仪的随机游走(Random Walk)性能为100°/√h左右,现在则提高到了0.1°/√h左右(图1)。20年内提高了约1000倍。陀螺仪的尺寸也缩小到了20年前无法想象的程度,而且价格降低,便携信息设备的用户界面及导航功能等也发展到了20年前难以想象的程度。 但是,陀螺仪是性能具有5~6位数变化范围的传感器,高级导航仪用陀螺仪具备0.0001°/√h的性能。MEMS陀螺仪的性能还可以再提高10~100倍,最近,以此为目标的研发活动十分盛行,“TRANSDUCERS 2013”上也明显反映出了这种趋势。如果性能比目前再提高10~100倍的陀螺仪能够降低到与目前相同的价格,那么就会像20年前那样,出现目前想象不到的用途。届时,导航仪级别的高性能陀螺仪,以及性能低但带宽大的触摸级别陀螺仪也许会配备在“未来的某些设备”上。 陀螺仪的高性能化有两个方向,一个是采用MEMS技术使宇航用高性能陀螺仪HRG(Hemispherical Resonator Gyro)实现超小型化的方向(通过DARPA项目实施),另一个是改进传统QMG(Quadrature Mass Gyro)的方向。在本届“TRANSDUCERS 2013”上,虽然也有论文介绍前者的研发进度(论文序号:T3P.118、W3P.009等),但介绍后者的论文更多(比如“Physical Microsystems 3”研讨会)。因为二者采用科氏力的陀螺仪原理相同,所以原理方面的目标是一样的,但后者的方向是制造工艺不变,通过作用机理和电路的设计来竞争,因此无厂企业可能会比较顺利地实现研发成果的实用化。(特约撰稿人:田中 秀治,东北大学) 图1 MEMS陀螺仪的性能提高(出处:Navid Yazdi、 Farrokh Ayazi、 Khalil Najafi、 Proc. IEEE、 86、 8 (1998) 1640)(点击放大)
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