微机械角速度传感器ADXRS401的原理与使用

微机械角速度传感器ADXRS401的原理与使用 科技信息博士?专家论坛 南京信息职业技术学院电子信息工程系 引言 微机械陀螺是微机械加工技术与陀螺理论相结合的产物， 飞它在,,世纪,,年代后期才得到发展，已广泛应用于卫星、 机、车辆、舰船等方向定位和姿态测量等领域，同时也是航空航天、兵器等领域中运载器控制系统或惯性导航、制导系统不可或缺的重要敏感元件。 对于微机械传感器来说，将微控制信号处理电路、微传感器集成为微平台是其发展的一个趋势。在此方面，,,公司推出的,,,,,及,,，,系列音叉式速率陀螺具有一定的代表性。音叉式微机械陀螺的工作原理是，当有角速度输入时，将产生哥氏力使其绕挠性轴振动，振动的幅度与输入角速度成正比，故而也称之为角速度传感器。,,,,,(包括,,,,,,,,、,,,、,,,)系列就是将微机械陀螺和其信号处理、调制集成在一个芯片上的产品，输出信号为模拟信号，内置温度传感器。进一步实现了小型化和高可靠性，在高达,,,,,振动的环境下仍能有稳定输出，是一种真正意义上的微机械惯性传感器芯片。,,，,系列与,,,,,系列相比，最大的不同是其带有,,，总线输出接口，便于与微处理器相连接。本文以,,,,,,,为例介绍其原理与使用方法。是基于音叉陀螺仪的——————————————————————————————————————————————— 原理，采用表面显微机械加工工艺和,,,,,,,半导体工艺而制成的功能完善、价格低廉的角速度传感器。 性能特点 ,,,,,,,是基于音叉陀螺仪的原理，采用表面显微机械加工工艺和,,,,,,,半导体工艺而制成的功能完善、价格低廉的角速度传感器。其性能特点如下: (,),,,,,,,,是一种自带信号调理电路的单片式角速度传感器，满刻度量程为?,,?,,，灵敏度,,,,,?,,;其输出的模拟电压信号与角速度成正比; (,)工作电源:，,,单电源供电，电源电压允许范围,(,,,,,(,,,，电源电流的典型值为,,,，工作温度范围,,,,,,?; (,)抗振动、抗冲击能力强、超小型、超轻薄化。其外形尺寸仅为,,,?,,,?,,,，质量小于,(,,; ，,(,,基准电压源和电(,)内部包含电压输出式温度传感器、 荷泵式,,,,,电源变换器，并具有自检功能。温度传感器灵敏度为,(,,,,,。 ,,,,,,,,的工作原理 胡国兵 角速度传感器,和,、共鸣环、科里奥利信号通道(含自检电路、 ,型解调器等)、角速度输出电压放大器(,,)、,(,,基准——————————————————————————————————————————————— 电压 温度传感器及电压放大器(,,)、，,,,泵电源。,,,,,,,,源、 内部的陀螺是经过显微机械加工工艺制成的，工作时利用的是音叉陀螺仪(共鸣器)的原理。两个角速度传感器是用多晶硅制成的，每个传感器都包含靠静电力来产生谐振的抖动架，形成 能消除外部重转动部件。采用两套角速度传感器的设计方案， 力和振动对测量的影响。信号调理器的作用是在噪声环境下保证测量精度不变。当物体在转动时，在科里奥利力的作用下，角速度传感器的转动方向不变，而旋转方向可以是顺时针，也可以是逆时针，由转动物体而定。,,,,,,,,通过电容对角速度进行采样，再依次经过能产生,,,?相移的,型解调器、低通滤波器和输出放大器对信号进行调理，最终获得与,轴方向的角速度成正比的电压信号。其输出电压与被感测的角速度之间的关系如图,。芯片内部的温度传感器不仅能测量环境温度，还可用来对角速度传感器的输出电压进行温度补偿，以便构精密角速度检测系统。,,,,,,,,采用,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,的缩写，即球栅阵列封装)封装，共,,只引脚。各引脚的功能列于表,。 图,,,,,,,,,输出电压与被感测的角速度之间关系 表,,,,,,,,,引脚功能表引脚,,，,,,,，,,,,，,,,,，,,,,，,,,,，,, 标识,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ——————————————————————————————————————————————— 泵电容(,,,,)泵电容(,,,,)泵电容(,,,,)泵电容(,,,,)正模拟电源端 输出放大器的求和点(即输出电压的调零端)高压滤波电容(,,,,,),(,,精密基准电压输出端模拟电源接地端温度电压信号输出角速度传感器,的自检端角速度传感器,的自检端泵电源地泵电源 功能描述 ,,,与地之间接高压滤波电容 ,,，,,,,,,,,,角速度信号电压输出 科里奥利信号通道 ,,，,,,,，,,,,，,,,,，,,,,，,,,,，,,,,，,, 图,,,,,,,,,的内部原理框图 ,,,,,,,,的内部电路框图如图,所示，主要包括,部分: ,,，,,,,，,, ,,,,,,，,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 作者简介:胡国兵，南京信息职业技术学院电子工程系讲师，南京航空航天大学博士生。 —,,,— 科技信息博士?专家论坛 ,(改变,,,,的电容量可以设置角速度输出信号的带宽，计——————————————————————————————————————————————— 算 带宽的公式为: ,,,,,(,(,)outout Rout为内部电阻，其值为式中Cout为接在,,,,间的电容。 ,,,,Ω?,,。 ,(,,,,,,,,的外围硬件连接如图,所示。图中,,,进行带宽设置。图传感器的带宽都设为,,,,。 参考文献,,,董景新(微惯性仪表(北京:清华大学出版社，,,,,:,,,,,,,王寿荣(硅微型惯性器件理论与应用(南京:东南大学出版社，,,,, ,,,刘瑞华(微机电惯性测量元件在导航系统的应用研究(中国民航学院学报，,,,,:,, ,,,,,，:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，，,,,,,,,,,，,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,，,,,, 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的研究习惯与方法:比如试验的设计、装置的准备、数科学、 据的采集和处理、结果的分析和 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 等等。其次，通过技术基础课程实验训练，了解工程技术创新的方法和过程:比如工艺方案的技术路线选择，影响因素的控制和实验结果的考察等等。同时通过验证基础科学原理和技术科学原理的动手过程，切身体验科学发现与工程创新的方法和过程，进而内化为其自身的工程师素养。如进行专业课程设计、生产实习等。 ——————————————————————————————————————————————— 四 年级 六年级体育公开课教案九年级家长会课件PPT下载六年级家长会PPT课件一年级上册汉语拼音练习题六年级上册道德与法治课件 以培养综合能力和综合素质为主，着重培养学生分析问题、解决问题的能力。让学生体会自身知识、能力如何在工程上得到应用与发挥，进而达到学以致用。可设置专业方向综合实践、毕业实习和毕业设计等综合性实践环节。 ,(,构建多维实践课程体系，优化组合各类实践环节为满足复合型应用人才的培养，我院在实践课程体系设置中充分考虑了对学生综合能力的全面培养，构建了多维实践课程体系，设置了不同层次、不同类型、不同形式的实践环节。具体课程体系详见下表:设计性实践环节 训练型社会实践 综合性实践环节 应用型兴趣小组 毕业设计创新型设计大赛 图,,,,,,,,,的典型外围连接 ,,,,,,,,的使用 (上接)段、专业素养形成和实践能力培养阶段、综合能力和综合素质培养阶段。 一年级 小学一年级数学20以内加减练习题小学一年级数学20以内练习题小学一年级上册语文教学计划人教版一年级上册语文教学计划新人教版一年级上册语文教学计划 为专业认知阶段，兼顾基础课程实验(如大学物理实验、计算机实验)。着重让学生建立起工程系统概念，粗略地了解设计、制造、检验，生产、供应、销售，质量、成本、利润等等生产过程和要素，产品的制造全过程，为后续课程的学习提供工程背景。这一阶段可以设置金工实习、制图测绘等实践环节。 ——————————————————————————————————————————————— 二年级以培养专业基本能力为主，兼顾专业基础课程实验(如电工电子技术实验、力学实验等)，让学生了解与制造过程紧密相关的具体工艺与技术设备，使学生初步会选材料和制作工艺，了解制作对象的结构工艺性及常用的技术装备。通过操作实践，增强工程意识与基本操作技能。同时也激发学生的求知欲和对专业的认同感。这一阶段可以设置机械设计课程设计等基础性、综合性实践环节。 三年级以专业素养形成和实践能力培养为主，着手训练学生的动手能力与创新意识。通过基础科学原理的实验训练，养成 按层次分按类型分按形式分 基础实验认知型校内实践环节 专业实验验证型实习基地实践环节 通过分层次、分类型、分形式对所有实践环节优化组合，达到合理化的目的。 ,(,突出特色实践环节 特色实践环节的设置可以考虑以下几个方面:优势学科、专业特色、特色课程、师资优势等。目前，我院根据自身情况共创建,项特色实践环节，其中包括专业实验,项、设计性实践环节,项、综合性实践环节,项、毕业设计。我院对毕业设计的流程、管理模式、质量监控体系等方面进行了卓有成效的改革，取得了显著的成效，为其他兄弟院系借鉴。 特色实践环节集中了优势师资、优势资源，同时在教学方法和教学 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 上不断改进和完善，教学效果显著。一方面切实 ——————————————————————————————————————————————— 综合能力;另一方面也为其它实践起到了培养学生实践能力、 环节提供了很好的样本。 ,合理的实践课程体系的实现在实践教学过程中，真正实现实践课程体系的合理化还需做好以下几个方面的工作: (,)从思想上重视实践教学，改变过去重知识、轻能力，重设轻工艺，重说理、轻实效的传统观念。计、(,)加强师资队伍建设，努力形成“双师型”教师队伍。(,)加大投入进行实验室建设，积极开展实习基地建设。 (,)严格实践教学管理;规范实践教学考核。(,)采用灵活多样的教学方式，提高实践教学效果。(,)积极进行实践环节内容的改革。,结论 通过构建合理的实践教学体系，整个实践教学质量有了很大提高，学生的实践能力和创新能力得到了极大的锻炼。去年我院,,级三名学生获全国大学生机械创新设计大赛一等奖，在学校举行的基本技能竞赛中有多个同学获奖。同时毕业设计总体质量有了明显的提高，,,届的毕业设计中有,名学生的毕业设计被评为校优秀毕业设计，有,名学生的毕业设计被评为省优秀毕业设计。 参考文献,,,洪林，王爱军(国内外应用型大学实践教学体系比较,,,(盐城工学院学报(社会科学版)(,,,,(,):,,,,,( ,,,李瑞程，唐胜安(改革实验教学培养学生创新能力,,,(电气电子教学学报(,,,,(,):,,,,,( ——————————————————————————————————————————————— ———————————————————————————————————————————————