微机械陀螺仪是基于微机械(MEMS)技术工艺制程的陀螺仪,由于内部无需集成旋转部件,而是通过一个由硅制成的振动的微机械部件来检测角速度,因此微机械陀螺仪非常容易小型化和批量生产,具有成本低和体积小等特点。近年来,微机械陀螺仪在很多应用中受到密切地关注,例如,陀螺仪配合微机械加速度传感器用于惯性导航、在数码相机中用于稳定图像、用于电脑的无线惯性鼠标等等。微机械陀螺仪的原理 微机械陀螺仪利用了哥氏力现象,其原理如图1所示。当图中的物体沿X轴做周期性振动或其他运动时,并且XY坐标系沿Z轴做角速度为Ωz旋转运动,就会在该物体上产生一个沿Y轴方向的哥氏力,其矢量可按式1计算。式中:F(t)是哥氏力,m是该物体的质量,ΩZ是坐标系旋转的角速度,是该物体的矢量速度。机械陀螺仪LY530AL,它采用了对称的双质量块结构,如图2所示。滑块1和1’是检测质量块, 2和2’是驱动质量块,并且检测质量块是附着在驱动质量块之上。受限于结构件3,检测质量块能够被动的随驱动质量块沿驱动轴(X轴)运动,而在检测轴(Y轴)方向,检测质量块则能在哥氏力的作用下自由运动。所以检测质量块会有两个轴向运动,一个是随驱动质量块沿X轴的受限被动运动,另一个是由哥氏力牵引着在Y轴的自由运动。4(4’)和5(5’)分别是驱动电极和检测电极。根据式1,哥氏力产生的加速度为a(t)=2ΩZ×。振动速度为已知量,如果得到检测质量块上的哥氏力加速度a(t),然后结合振动速度进行同步解调,就可以检测出XY坐标系的旋转角速度。这就是微机械振动陀螺仪的基本工作过程。由于加速度的检测方法较为简单,而保持一个振幅和频率都恒定的振动速度却比较困难,所以振动速度χ(t)对角速度的检出起着关键作用。 微机械陀螺仪的主要参数 微机械陀螺仪的重要参数包括:分辨率(Resolution)、零角速度输出、灵敏度(Sensitivity)和测量范围,这些参