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目前多數(shù)以加速度傳感器搭配陀螺儀傳感器通常經(jīng)過整合設(shè)計、來建構(gòu)可進(jìn)行動態(tài)追蹤與捕捉3D空間的完整運(yùn)動軌跡。以現(xiàn)有的MEMS陀螺儀傳感器為例，MEMS陀螺儀傳感器又名角速度傳感器，其實MEMS陀螺儀傳感器的核心組件，是一組經(jīng)過硅制程的微加工機(jī)械組合，在硅結(jié)構(gòu)設(shè)計上為參照一組如同音叉機(jī)制的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用裝置的角速度感測，其工作原理為由相互正交之振動與轉(zhuǎn)動導(dǎo)致的交變科里奧利力，至于振動的物體由柔軟之彈性結(jié)構(gòu)懸掛于基座上，MEMS陀螺儀傳感器整體動力學(xué)系統(tǒng)，是由2D彈性阻尼系統(tǒng)整合，系統(tǒng)中的振動和轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的科里奧利力將角速度之能量轉(zhuǎn)移至傳感模式，角速率轉(zhuǎn)換為特定感應(yīng)結(jié)構(gòu)的直向位移，透過MEMS的結(jié)構(gòu)進(jìn)而取得變化量的感測信息。至于陀螺儀傳感器與加速度傳感器最大的不同是，陀螺儀傳感器的量測數(shù)據(jù)較偏向斜度、偏航等動態(tài)信息，反而與重力、線性動作感測數(shù)據(jù)較無關(guān)，陀螺儀傳感器多在偵測物體水平改變狀態(tài)時較能達(dá)到效用，無法如加速度傳感器對于物體移動或移動動能具較高的感測能力。相反的，加速度傳感器可在偵測物體移動狀態(tài)具較高實用效益，但卻無法感測物體的小幅角度改變。因而將加速度傳感器與陀螺儀傳感器整合，即可讓動態(tài)感測系統(tǒng)同時具備直向速度與轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)的感測信息，讓動態(tài)感測系統(tǒng)的偵測范圍更全面、完整。在MEMS的節(jié)能設(shè)計方面，在系統(tǒng)毋須使用動態(tài)感測應(yīng)用時，MEMS可以搭配關(guān)閉部分功能達(dá)到高效節(jié)能效用。例如，在陀螺儀傳感器設(shè)計方案中，可將陀螺儀傳感器的傳遞訊號與調(diào)節(jié)電路區(qū)分為馬達(dá)驅(qū)動部份、加速度傳感器感應(yīng)電路兩大部份，馬達(dá)驅(qū)動部份為利用靜電驅(qū)動的原理令機(jī)械組件產(chǎn)生前/后振蕩，產(chǎn)生感測過程所需的諧振作用，至于感應(yīng)部份為利用量測系統(tǒng)電容變化量，來取得科里奧利力的數(shù)值變化，于對應(yīng)感應(yīng)質(zhì)點上所生成的微弱位移數(shù)據(jù)，將角速率變化量，轉(zhuǎn)換成對比角速度變化量之對應(yīng)模擬信號(或數(shù)字信號)輸出。
發(fā)布時間:
2017
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12
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18