KellyYu

Удар является одним из важнейших факторов, влияющих на надежность МЭМС-гироскопа . В отличие от механического вибрационного напряжения, его амплитуда ускорения очень высока, а ширина ударного импульса мала. Рабочая среда большинства устройств — гравитационное ускорение 1g, но в реальной среде применения устройство может выдерживать и более сильное механическое воздействие. Мобильный телефон случайно падает с высоты 1,2 м, и в зависимости от направления удара и поверхности удара он может испытывать ускорение 500–5000 г, ускорение, регистрируемое автомобильным акселерометром, достигает 100 г, а ускорение удара аэрокосмический огневой болт, используемый для разделения ступеней в космическом корабле, имеет массу 10000 г.

В этой статье будет проанализировано влияние удара на МЭМС-гироскоп и предложены новые результаты и методы, которые помогут МЭМС-гироскопу улучшить его ударопрочность. Ниже будут представлены распространенные неисправности, вызванные ударами, теоретическая основа конструкции защиты от ударов и конструкция конструкции защиты от ударов.

Распространенные неисправности, вызванные ударом

1. Разрушение, вызванное напряжением, вызванным ударом, превышающим предел текучести материала.

2. Статическое трение, вызванное контактом компонентов друг с другом.

3. Частицы, например частицы микронного размера, блокируют или замыкают привод гребенки.

4. Короткое замыкание из-за соприкосновения деталей с разным потенциалом.

5. Неисправность упаковки, например, зачистка интерфейса или нарушение герметичности.

Теоретические основы конструкции защиты от ударов

Чтобы реализовать ударопрочность гироскопа, необходимо улучшить ударопрочность конструкции. Общие методы проектирования защиты от ударов включают оптимизацию конструкции балки, добавление барьерной конструкции и опорной защитной конструкции. Благодаря специальной конструкции пружинной балки жесткость балки увеличена, что позволяет выдерживать высокие ударные нагрузки в разных направлениях, а гироскоп конструкции также можно использовать для противодействия сильным ударам. Двухкаскадная эластичная барьерная структура часто используется в акселерометрах MEMS для повышения их ударопрочности. Он обладает более высокой ударопрочностью, чем цилиндрическая конструкция с твердым барьером, и может выдерживать ударную силу с шириной импульса 100 мкс и максимальным ускорением 10 000 g.

Отмечается, что опорная защитная структура может улучшить ударопрочность. Хотя увеличение коэффициента жесткости конструкции может увеличить силу упругого восстановления и улучшить ударопрочность, это снизит чувствительность гироскопа. Конструкция различных барьерных структур также может улучшить ударопрочность, но во время удара барьерная структура может образовывать кремниевый шлак, что приводит к загрязнению частицами. Поэтому лучше всего увеличить опорную защитную конструкцию, чтобы изолировать передачу напряжения, уменьшить ударное напряжение конструкции и предотвратить механические столкновения между конструкциями.

Конструкция конструкции защиты от ударов

Как показано на рисунке 1, это конструкция с демпфированием вибрации второго порядка, состоящая из 8 U-образных складчатых балок, 4 больших точек крепления и 1 большого массивного блока. Конструкция также изготовлена ​​на основе кремниевых материалов.

Рис. 1. Схема модели конструкции защиты от ударов

Конструкция гироскопа закреплена на центральном блоке массы противоударной конструкции. Структура защиты от ударов обычно представляет собой кремниевую структуру или печатную плату (PCB) и т. д., а фиксированное соединение между структурой гироскопа и структурой защиты от ударов может быть реализовано посредством соединения кремний-кремний, соединение кремний-стекло или вискозное соединение, как показана на рисунке 2. Структура гироскопа основана на процессе соединения кремния и стекла (SOG), а его стеклянная подложка также скрепляется с помощью большого массивного блока ударозащитной структуры посредством анодного соединения. Конструкция защиты от ударов не влияет на собственные частотные характеристики гироскопа. Чтобы уменьшить влияние конструкции кремниевого гироскопа на характеристики движения защитной конструкции, массу можно увеличить за счет увеличения площади или толщины.

Рисунок 2. Структура МЭМС-гироскопа и схема модели соединения конструкции защиты от ударов.

Заключение​

В этой статье представлены возможные неисправности, вызванные ударами МЭМС-гироскопа, и предложена структура защиты от ударов, основанная на теории. Ударная структура позволяет гироскопу MEMS лучше противостоять ударам и повысить его надежность. ER-MG2-50/100 представляет собой высокопроизводительный МЭМС-гироскоп с северным поиском, он обладает высокой ударопрочностью, его ударная нагрузка составляет 1000 г, 1 мс в случае напряжения, 10 000 г, 1,0 мс в случае отсутствия напряжения. Его превосходные характеристики и производительность могут быть применены для определения севера, наведения, первоначальной настройки каротажных приборов, горнодобывающего/бурового оборудования, систем запуска оружия/дронов, а также могут применяться в условиях высоких температур и суровых условий.

Если вы заинтересованы в других знаниях о MEMS-гироскопе , пожалуйста, свяжитесь с нами.

Поскольку нет необходимости интегрировать вращающиеся части внутри гироскопа MEMS , а благодаря целому микромеханическому компоненту из кремния для определения угловой скорости, гироскопы MEMS очень легко миниатюризировать и массово производить, и они обладают преимуществами широкого динамического диапазона, высокой точность измерения и хорошая адаптируемость к окружающей среде.

Пропускная способность является одним из важных показателей MEMS-гироскопа. Обычно используемым методом тестирования полосы пропускания гироскопа MEMS является метод угловой вибрации, который заставляет гироскоп MEMS выполнять угловую вибрацию на разных частотах с помощью таблицы угловой вибрации, синхронно записывает выходной сигнал гироскопа MEMS и сигнал движения таблицы угловой вибрации (вход гироскопа MEMS). сигнал), а затем рассчитать частотные характеристики в соответствии с входными и выходными сигналами MEMS-гироскопа.

В этой статье обсуждается метод измерения полосы пропускания МЭМС-гироскопа. Ниже обсуждаются традиционный метод измерения полосы пропускания гироскопа и улучшенный метод измерения полосы пропускания.

*Традиционный метод измерения полосы пропускания гироскопа
*
Закрепите испытательный вал вертикально вниз на угловом шейкере. Осциллограф используется для записи формы сигнала на выходе испытательного вала и опорного сигнала проигрывателя моделирования. После запуска микромеханического гироскопа для нормальной работы запустите проигрыватель моделирования и качайте его в соответствии с различными частотами и амплитудами вибрации. Наблюдайте за интервалом времени от пика до пика T выходного сигнала скорости MEMS-гироскопа и опорного сигнала проигрывателя моделирования, и T должно соответствовать временному соотношению [0°, 90°].

Схема сравнения форм сигналов представлена ​​на рисунке 1, схема установки — на рисунке 2, диаграмма формы испытательного сигнала — на рисунке 3.

Рис. 1. Схема сравнения формы сигнала тестового сигнала полосы пропускания

Рис. 2. Схема установки теста пропускной способности

Рис. 3. Диаграмма эффекта выборки тестового осциллографа полосы пропускания

В традиционном методе тестирования полосы пропускания сигнал движения углового вибростенда генерируется шкафом управления проигрывателя и обычно представляет собой аналоговый сигнал. Выходной сигнал микромеханического гироскопа необходимо преобразовать с помощью DA, а затем протестировать и рассчитать с помощью осциллографа.

Традиционные методы тестирования пропускной способности имеют следующие недостатки:

1) Количество продуктов, проверяемых каждый раз, ограничено каналом осциллографа, обычно одновременно измеряется не более 3 продуктов;

2) Имеются ошибки измерения временной ширины осциллографом;

3) Задержка сигнала DA-преобразования и сигнала движения углового вибростенда на разных частотах, а также амплитуда сигнала движения углового вибростенда на разных частотах будут иметь разную степень затухания;

4) Когда частота кадров цифрового выхода обнаруженного продукта низкая, форму сигнала DA-преобразования легко исказить.

*Улучшенный метод измерения полосы пропускания гироскопа.
*
На практике из-за большого количества поставленных МЭМС-гироскопов традиционные методы измерения полосы пропускания не подходят для обнаружения партий.

Основанный на методе угловой вибрации, улучшенный метод измерения полосы пропускания гироскопа больше не принимает сигнал движения стола угловой вибрации в качестве опорного сигнала, а использует выходной сигнал гироскопа с известной полосой пропускания в качестве опорного сигнала, так что затухание и задержка угловой вибрации Сигнал вибростола больше не может рассматриваться.

Рисунок 4. Улучшенная схема установки теста пропускной способности.

На рисунке 4 относительный сдвиг фазы и относительное изменение амплитуды можно рассчитать, взяв кривые вибрационной реакции нескольких гироскопов при разных углах частоты одновременно, просто зная полосу пропускания эталонного МЭМС-гироскопа.

1. Специальный план испытаний

Испытательные оси эталонного МЭМС-гироскопа и нескольких тестируемых гироскопов закрепляются вертикально вниз на вибростоле Angle. Промышленный компьютер используется для сбора данных гироскопа в реальном времени. После запуска микромеханического гироскопа для нормальной работы запустите проигрыватель моделирования, раскачайтесь в соответствии с различными частотами и амплитудами вибрации, запишите все данные, а затем нарисуйте кривую отклика угловой вибрации в той же системе координат посредством воспроизведения, чтобы вычислить относительный фазовый сдвиг и затухание амплитуды в точках размаха значений между каждой кривой.

Схема сравнения форм сигналов представлена ​​на рисунке 1, а реальная схема установки – на рисунке 5.

Рис. 5. Схема фактической установки улучшенного теста полосы пропускания

1. Проверьте эффект

Диаграмма формы тестового сигнала показана на рисунках 6 и 7.

Рисунок 6. Кривая отклика на вибрацию при тесте улучшенной полосы пропускания при частоте 1 Гц.

Рисунок 7. Кривая отклика на вибрацию при тесте с улучшенной полосой пропускания при частоте 40 Гц.

На рисунке 7 хорошо видно, что полоса пропускания двух гироскопов различна. Полоса пропускания тестируемого гироскопа ниже, чем у эталонного гироскопа, а относительная разность фазового сдвига составляет около 15°.

В реальном массовом производстве эталонный гироскоп устанавливается в качестве порогового значения, а улучшенный метод тестирования полосы пропускания может использоваться для быстрого измерения продуктов гироскопов, соответствующих проектной полосе пропускания, и тех, которые не соответствуют конструкции полосы пропускания.

*Заключение _
*
В этом документе представлены традиционный тест полосы пропускания и улучшенный тест полосы пропускания для MEMS-гироскопа. Улучшенный метод проверки пропускной способности больше подходит для проверки пропускной способности серийных продуктов. При тестировании реального продукта на примере относительный сдвиг полосы пропускания результата теста составляет 15 °, что позволяет эффективно оценить относительную полосу пропускания тестируемого продукта.

Компания Ericco, как опытный разработчик и производитель MEMS-гироскопов, провела строгие испытания пропускной способности MEMS-гироскопа. Например, два МЭМС-гироскопа навигационного класса имеют полосу пропускания 12 Гц для ER-MG2-50/100 для наземной навигации и полосу пропускания 50-100 Гц для ER-MG2-300/400 для воздушной и морской навигации. Пропускная способность является лишь одним из важных показателей MEMS-гироскопа. Хотите узнать более важные показатели, свяжитесь с нами.

Если вы хотите узнать больше о MEMS-гироскопах , нажмите на соответствующие статьи и продукты ниже.

Направленный узел феррозонда является важной частью MWD, который в основном состоит из трехосных акселерометров и трехосного феррозондового датчика. Он в основном используется в нефтегазовой отрасли, бурении, измерениях во время бурения, наклонно-направленном бурении и других областях, может измерять угол скважины, угол торца инструмента и угол азимута. В этой статье будет показано, какую роль феррозондовая направленная сборка играет в MWD, а в следующей статье будет представлена ​​концепция MWD, компоненты MWD и профессиональная направленная феррозондовая сборка.

*Что такое МВД?
*
MWD , что означает измерение во время бурения, представляет собой систему для проведения измерений во время бурения в скважине, которая позволяет непрерывно отправлять измерения на поверхность во время бурения. MWD использует гироскопы, магнитометры и акселерометры для определения наклона и азимута скважины во время бурения. Наклон — это угол отверстия по отношению к вертикальному направлению, а азимут — это угол отверстия по отношению к северу. MWD использует гидроимпульсы и электромагнитную телеметрию для передачи собранных данных на поверхность. На земле данные декодируются и затем могут быть отправлены в другие места. Это позволяет инженерам принимать важные решения во время бурения.

В MWD есть три важных строительных блока: IMU (блок инерциальных измерений), строительный блок телеметрии и наземная система.

Инерционные измерения являются важной частью MWD. Это общий термин для электронных устройств, которые используют датчики для расчета положения и ориентации. Почти все современные транспортные средства, от автомобилей до самолетов, имеют тот или иной тип ИДУ. В нефтегазовом секторе, учитывая, что IMU — это буква «М» в «MWD», отрасль иногда называет этот строительный блок просто «MWD».

Во время операции сверления оператор станка, ответственный за управление инструментом, должен знать определенную информацию о его текущем положении, чтобы принимать обоснованные решения по мере его движения вперед. Обычно сюда входит текущий угол наклона скважины (отверстия) и направление, в котором она указывает относительно севера. Строительным блоком системы MWD, ответственным за выполнение этих измерений, является IMU, расположенный в скважине. После того, как измерение выполнено, информацию необходимо закодировать и отправить на землю – это строительный блок телеметрии. Наконец, на земле наземная система используется для декодирования и отображения информации, передаваемой IMU.

*Компоненты MWD
*
Полный набор инструментов MWD включает в себя бурильную колонну, утяжеленную бурильную трубу, MWD, забойный двигатель, стабилизатор и режущее долото. MWD, забойный двигатель, стабилизатор и режущее долото вместе называются компоновкой низа бурильной колонны. На рисунке 1 показана конструкция прибора MWD, а феррозондовый направленный узел является важной частью MWD. На рисунках 2 и 3 показаны трехосный магнитометр и трехосные акселерометры в MWD.

Рисунок 1. Структура MWD

Рисунок 2 Трехосный магнитометр в MWD

Рисунок 3 Трехосные акселерометры в MWD

Направленный феррозондовый узел

Направленный узел феррозонда , также известный как направленный шлейф, присутствует в инструментах MWD, может противостоять вибрации и ударам и может работать при высоких температурах и суровых условиях, включая трехосный акселерометр и трехосный феррозондовый датчик. ER-DOS-03 — это направленное усечение для измерения динамического вращения, в котором используется 24-битный АЦП высокого разрешения для оцифровки выходного сигнала датчика для температурного дрейфа и ортогональной компенсации. ER-DOS-03 точно измеряет угол скважины, угол торца инструмента и угол азимута в диапазоне от 0 до 150 °C. Он имеет встроенные цифровые фильтры и алгоритмы компенсации, которые позволяют удалять помеховые сигналы вибрации и вращения и точно измерять вибрацию. и вращение под углом. Его цифровой выходной интерфейс — UART или RS-232.

Преимущества и особенности ER-DOS-03 :

Маленький размер

Компактная структура

Устойчивость к вибрации и ударам

Высокая термостойкость

Низкое энергопотребление

Возможно измерение динамики вращения

Высокая надежность

*Заключение _
*
Эта статья начинается с концепции и структуры MWD, поясняет взаимосвязь между MWD и феррозондовым направленным узлом, а также знакомит с рабочим режимом и существующими характеристиками феррозондового направленного узла с помощью динамической измерительной ориентационной заглушки. Надеемся, эта статья дала вам некоторое представление об этих знаниях.

Если вы заинтересованы в этих знаниях, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Удар является одним из важнейших факторов, влияющих на надежность МЭМС-гироскопа . В отличие от механического вибрационного напряжения, его амплитуда ускорения очень высока, а ширина ударного импульса мала. Рабочая среда большинства устройств — гравитационное ускорение 1g, но в реальной среде применения устройство может выдерживать и более сильное механическое воздействие. Мобильный телефон случайно падает с высоты 1,2 м, и в зависимости от направления удара и поверхности удара он может испытывать ускорение 500–5000 г, ускорение, регистрируемое автомобильным акселерометром, достигает 100 г, а ускорение удара аэрокосмический огневой болт, используемый для разделения ступеней в космическом корабле, имеет массу 10000 г.

В этой статье будет проанализировано влияние удара на МЭМС-гироскоп и предложены новые результаты и методы, которые помогут МЭМС-гироскопу улучшить его ударопрочность. Ниже будут представлены распространенные неисправности, вызванные ударами, теоретическая основа конструкции защиты от ударов и конструкция конструкции защиты от ударов.

Распространенные неисправности, вызванные ударом

1. Разрушение, вызванное напряжением, вызванным ударом, превышающим предел текучести материала.

2. Статическое трение, вызванное контактом компонентов друг с другом.

3. Частицы, например частицы микронного размера, блокируют или замыкают привод гребенки.

4. Короткое замыкание из-за соприкосновения деталей с разным потенциалом.

5. Неисправность упаковки, например, зачистка интерфейса или нарушение герметичности.

Теоретические основы конструкции защиты от ударов

Чтобы реализовать ударопрочность гироскопа, необходимо улучшить ударопрочность конструкции. Общие методы проектирования защиты от ударов включают оптимизацию конструкции балки, добавление барьерной конструкции и опорной защитной конструкции. Благодаря специальной конструкции пружинной балки жесткость балки увеличена, что позволяет выдерживать высокие ударные нагрузки в разных направлениях, а гироскоп конструкции также можно использовать для противодействия сильным ударам. Двухкаскадная эластичная барьерная структура часто используется в акселерометрах MEMS для повышения их ударопрочности. Он обладает более высокой ударопрочностью, чем цилиндрическая конструкция с твердым барьером, и может выдерживать ударную силу с шириной импульса 100 мкс и максимальным ускорением 10 000 g.

Отмечается, что опорная защитная структура может улучшить ударопрочность. Хотя увеличение коэффициента жесткости конструкции может увеличить силу упругого восстановления и улучшить ударопрочность, это снизит чувствительность гироскопа. Конструкция различных барьерных структур также может улучшить ударопрочность, но во время удара барьерная структура может образовывать кремниевый шлак, что приводит к загрязнению частицами. Поэтому лучше всего увеличить опорную защитную конструкцию, чтобы изолировать передачу напряжения, уменьшить ударное напряжение конструкции и предотвратить механические столкновения между конструкциями.

Конструкция конструкции защиты от ударов

Как показано на рисунке 1, это конструкция с демпфированием вибрации второго порядка, состоящая из 8 U-образных складчатых балок, 4 больших точек крепления и 1 большого массивного блока. Конструкция также изготовлена ​​на основе кремниевых материалов.

Рис. 1. Схема модели конструкции защиты от ударов

Конструкция гироскопа закреплена на центральном блоке массы противоударной конструкции. Структура защиты от ударов обычно представляет собой кремниевую структуру или печатную плату (PCB) и т. д., а фиксированное соединение между структурой гироскопа и структурой защиты от ударов может быть реализовано посредством соединения кремний-кремний, соединение кремний-стекло или вискозное соединение, как показана на рисунке 2. Структура гироскопа основана на процессе соединения кремния и стекла (SOG), а его стеклянная подложка также скрепляется с помощью большого массивного блока ударозащитной структуры посредством анодного соединения. Конструкция защиты от ударов не влияет на собственные частотные характеристики гироскопа. Чтобы уменьшить влияние конструкции кремниевого гироскопа на характеристики движения защитной конструкции, массу можно увеличить за счет увеличения площади или толщины.

Рисунок 2. Структура МЭМС-гироскопа и схема модели соединения конструкции защиты от ударов.

Заключение _

В этой статье представлены возможные неисправности, вызванные ударами МЭМС-гироскопа, и предложена структура защиты от ударов, основанная на теории. Ударная структура позволяет гироскопу MEMS лучше противостоять ударам и повысить его надежность. ER-MG2-50/100 представляет собой высокопроизводительный МЭМС-гироскоп с северным поиском, он обладает высокой ударопрочностью, его ударная нагрузка составляет 1000 г, 1 мс в случае напряжения, 10 000 г, 1,0 мс в случае отсутствия напряжения. Его превосходные характеристики и производительность могут быть применены для определения севера, наведения, первоначальной настройки каротажных приборов, горнодобывающего/бурового оборудования, систем запуска оружия/дронов, а также могут применяться в условиях высоких температур и суровых условий.

Если вы заинтересованы в других знаниях о MEMS-гироскопе , пожалуйста, свяжитесь с нами.

Гироскоп MEMS сочетает в себе традиционную технологию интегральных схем и различные технологии микрообработки, которые постепенно развивались и совершенствовались в последние годы, с быстрым развитием проектирования и подготовки гироскопов MEMS, проектирование и производство гироскопов MEMS получает все больше и больше внимание. В процессе производства, хранения и использования MEMS-гироскопов множество внешних факторов окружающей среды могут отрицательно повлиять на надежность MEMS-гироскопов. Например, вибрация и удары вызывают разрыв, ползучесть, налипание, износ, расслоение, загрязнение частицами и усталость внутренних компонентов модуля, а изменение температуры вызывает разрушение, ползучесть, деградацию электролита, расслоение и усталость.

В этой статье предлагается новая технология упаковки для МЭМС-сенсоров — технология ступенчатой ​​упаковки с глубокими отверстиями.

*Проблемы метода инкапсуляции LCC
*
В настоящее время методом упаковки MEMS-гироскопа является метод упаковки флип-чипа (LCC-упаковка). Чтобы предотвратить выход из строя MEMS-гироскопов из-за термического остаточного напряжения, вызванного плохим термическим согласованием между материалами во время упаковки или использования, в корпусах LCC обычно используется базовый наполнитель, чтобы облегчить проблему плохого термического согласования между паяными соединениями чипа и подложкой корпуса. Однако из-за небольшого размера модели датчика процесс использования наполнителя подложки станет очень сложным, а стоимость производства в определенной степени увеличится, поэтому традиционная схема упаковки не может быть применима. Во-вторых, наиболее простой схемой усовершенствования корпуса является изменение геометрии области максимальной концентрации напряжений нижней пластины. Однако, поскольку форма кварцевой нижней пластины влияет на частоту кристалла, легкое изменение ее формы повлияет на производительность датчика и ограничит повышение точности изделия. Если форма какой-либо позиции нижней пластины изменится, необходимо соответствующим образом отрегулировать форму всего электрода. Значительно увеличивает стоимость упаковки.

Для решения вышеуказанных технических проблем в этой статье предлагается гироступенчатый процесс упаковки глубоких отверстий MEMS. Ступенчатая конструкция корпуса с глубокими отверстиями включает в себя кварцевую подложку, металлическую оболочку, чип, золотую проволоку и ступенчатое глубокое отверстие, как показано на рисунке 1.

Рис. 1. Структура корпуса МЭМС-гироскопа с глубокими отверстиями.

Где,

1-Кварцевая подложка

2-металлический корпус

3-чип

4 отверстия в чипе

Внутренняя площадка с 5 чипами

6-ступенчатые отверстия в кварцевой подложке

8-ступенчатое отверстие внутри колодки

9-Золотая нить

10-Кварцевая подложка внутри ступенчатых отверстий

11-Кварцевая подложка, внутреннее нижнее ступенчатое отверстие

16-Вентиляционное отверстие

*Поэтапная схема процесса упаковки с глубокими отверстиями
*
Конкретный процесс использования ступенчатого процесса упаковки с глубокими отверстиями показан на рисунке 2. Сначала чип укладывается на кварцевую подложку, а отверстия в чипе совмещаются с отверстиями в кварцевой подложке с помощью позиционирующего инструмента. Затем юстировка проверяется с помощью мощной линзы. Процесс соединения золотой проволоки — это своего рода производственная технология, которая соединяет золотую проволоку с поверхностью электронных устройств. Этот процесс широко используется при производстве полупроводниковых чипов и других микроэлектронных устройств. Это один из необходимых процессов производства и упаковки электронных компонентов. Соединение металлической проволоки и электрода осуществляется методом горячей прессовой сварки. После завершения приклеивания золотой проволоки ступенчатое глубокое отверстие заполняется двухкомпонентным добавочным герметизирующим клеем для обеспечения затвердевания кварцевой подложки и чипа. Реакция сверхприсоединения двухкомпонентного герметизирующего клея с добавкой приводит к сшиванию и отверждению в высокоэффективный эластомер, который можно отверждать при комнатной температуре или ускорять при высокой температуре ниже 80 ℃, при этом материал не имеет явной усадки и повышения температуры реакции. во время лечения. Отвержденный эластомер обладает превосходными электрическими свойствами, устойчивостью к старению, устойчивостью к высоким и низким температурам, водо- и влагостойкостью, хорошей глубокой вулканизацией, не вызывает коррозии контактного материала и не загрязняет окружающую среду. Наконец, установив фиксированное соединение между металлическим корпусом и кварцевой подложкой, чип инкапсулируется в металлический корпус. После фиксации металлического корпуса пространство между чипом и металлическим корпусом заполняется и затвердевает двухкомпонентным добавочным герметизирующим клеем для завершения упаковки всего чипа. В процессе упаковки глубоких отверстий ступенчатого гироскопа MEMS ступенчатая структура, образующаяся между чипом и кварцевой подложкой, удобна для электрического соединения площадки и может лучше снимать напряжение, повышая точность продукта.

Рисунок 2. Процесс упаковки глубоких отверстий лестницы MEMS-гироскопа

Заключение _

В этой статье предлагается новый метод упаковки, отличающийся от LCC, для решения проблем плохого термического согласования и концентрации напряжений между материалами во время упаковки или использования гироскопа MEMS. Предлагаемая технология упаковки ступенчатых глубоких отверстий MEMS-гироскопов заключается в создании ступенчатых отверстий внутри кварцевой подложки, их совмещении с отверстиями внутри чипа, соединении кварцевой подложки с чипом с помощью процесса соединения золотой проволокой и использовании двухкомпонентного горшка. уплотнительный клей для заполнения и затвердевания и сброса давления. Кривая смещения и кривая напряжения двух методов упаковки колеблются в зависимости от периодических колебаний температурной нагрузки, а значение экстремального напряжения постоянно увеличивается. Смещение стружки и напряжение при традиционном процессе упаковки LCC значительно больше, чем при ступенчатой ​​упаковке с глубокими отверстиями, при этом последнее смещение составляет около 19–27% от первого смещения, а последнее напряжение составляет около 18–57% от прежний стресс. Результаты показывают, что ступенчатая структура корпуса с глубокими отверстиями может эффективно уменьшить коробление и концентрацию напряжений внутренних компонентов модуля.

LCC как надежный традиционный метод упаковки, до сих пор существуют отличные MEMS-гироскопы, использующие упаковку LCC. Например, ER-MG2-50/100 , который в основном используется для наземного определения севера, имеет нестабильность нулевого смещения от 0,01 до 0,02°/час и случайные блуждания угловой скорости от 0,0025 до 0,005°/√час. ЭР -МГ2-300/400 представляет собой МЭМС-гироскоп для воздушной и морской навигации с нестабильностью нулевого смещения 0,03-0,05° град/час и случайными блужданиями угловой скорости 0,01-0,025°/√час.

Если вы заинтересованы в гироскопе MEMS , пожалуйста, свяжитесь с нами.

МЭМС-гироскоп — это устройство, основанное на технологии МЭМС. МЭМС — это микроэлектромеханическая система, аббревиатура от «Микроэлектромеханические системы». Технология MEMS – великое изобретение 21 века. Он объединяет механические компоненты, оптические системы, компоненты привода и электронные системы управления в единое целое для проектирования, обработки, измерения и контроля микро/наноматериалов.

В этой статье будут представлены принцип работы, классификация, различия и параметры МЭМС-гироскопа.

Принцип работы

Основной теоретической основой МЭМС-гироскопа является сила Кориолиса, которая представляет собой тангенциальную силу, испытываемую вращающимся объектом во время радиального движения. Динамическую систему координат мы можем увидеть на рисунке 1. Радиальное ускорение, ускорение Кориолиса и центростремительное ускорение можно рассчитать по формулам (показано на рисунке 2).

Рис. 1. Динамическая система координат силы Кориолиса.

Рисунок 2. Формулы принципа силы Кориолиса

Сила Кориолиса возникает, когда объект движется по диску радиально. Это отражает принцип конструкции МЭМС-гироскопа. Объект приводится в движение и постоянно перемещается вперед и назад в радиальном направлении или колеблется. Соответствующая сила Кориолиса также продолжает меняться взад и вперед в поперечном направлении, что может привести к тому, что объект будет совершать небольшие колебания в поперечном направлении. Разница между фазой и движущей силой составляет 90 градусов, а на рисунке 3 показано направление движения.

Рисунок 3. Управление и считывание MEMS-гироскопа

МЭМС-гироскопы обычно имеют подвижные емкостные пластины в двух направлениях. Радиальная емкостная пластина добавляет колебательное напряжение, заставляя объект двигаться в радиальном направлении. Поперечная емкостная пластина используется для измерения изменений емкости, вызванных движением силы Кориолиса. Этот принцип аналогичен тому, как акселерометры измеряют ускорение. Поскольку сила Кориолиса пропорциональна угловой скорости, угловую скорость можно рассчитать по изменению емкости.

Классификация производительности

Мало того, что существует много типов гироскопов, гироскопы MEMS также можно разделить на три типа в зависимости от различных характеристик.

1. МЭМС-гироскоп навигационного класса.

Навигационный класс является одним из наиболее точных классов коммерческих гироскопов. Уровень навигации также является самым дорогим из-за его высокой точности и очень точных выходных данных. МЭМС-гироскопы навигационного класса в основном используются в аэрокосмической отрасли, дронах, нефтедобыче, горнодобывающей промышленности, геодезии, картографии и других областях.

МЭМС-гироскопы Ericco включают две линейки продуктов: навигационного и тактического. Для гироскопов навигационного класса мы разрабатываем гироскопы специально для наземной и воздушной навигации. Например, МГ2-50/100 может быть специально использован для наземной навигации, а нестабильность смещения может достигать 0,01-0,02°/час. Для аэронавигации можно выбрать МГ2-300/400, нестабильность смещения может достигать 0,03-0,05° град/час.

1. МЭМС-гироскоп тактического класса.

МЭМС-гироскопы тактического уровня также используются в широком спектре применений и пользуются большим спросом. Это очень экономичный уровень. Он применяется к дронам, AHRS, роботам и т. д. Производительность MEMS-гироскопов тактического класса очень хорошая, а стоимость ниже, чем у навигационного класса, что делает его подходящим выбором, если вы хотите контролировать затраты.

MG2-067 — это MEMS-гироскоп тактического класса, нестабильность смещения которого составляет <0,3°/час.

1. МЭМС-гироскоп потребительского класса.

Потребительский уровень — самый низкий уровень среди MEMS-гироскопов. Сценарии его применения в основном — автомобили, смартфоны и т. д. Его также можно использовать в IMU потребительского уровня. Поскольку к этим полям нет завышенных требований к точности,

Поэтому гироскопы потребительского класса обычно имеют меньшую точность и меньшую стоимость.

Разница между тремя уровнями гироскопов

Самая большая разница между ними заключается в разных параметрах.

Параметры Навигационный класс Тактический класс Потребительский класс
Нестабильность смещения (°/ч) 0,01–0,09 0,1–15 >15
Угловое случайное блуждание (°/√h) 0,01–0,05 0,05–0,5 >0,5
Основное объяснение этих двух параметров следующее:

Нестабильность смещения: является мерой того, как смещается смещение во время работы при постоянной температуре с течением времени.

Угловое случайное блуждание: представляет собой угловую ошибку, накопленную с течением времени из-за белого шума угловой скорости.

Другие параметры

При выборе МЭМС-гироскопа вам необходимо не только обратить внимание на два вышеуказанных параметра, но и обратиться к нескольким другим параметрам.

1. Диапазон измерения: максимальное значение входной угловой скорости в прямом и обратном направлениях гироскопа представляет собой диапазон измерения гироскопа. Чем больше значение, тем чувствительнее гироскоп.

2. Температура: МЭМС-гироскопы Ericco работают при температуре от –45°C до +85°C. В некоторых областях, таких как каротаж нефтяных скважин, предъявляются более высокие требования к температуре гироскопов, поэтому нам необходимо оценить, может ли температура гироскопа соответствовать требованиям, исходя из реальных сценариев применения.

3. Размер: ЭриккоВсе MEMS-гироскопы имеют размеры 11x11x2 мм, а некоторые гироскопы потребительского класса могут быть меньше. Например, для каротажных трубок специальной формы или небольших IMU необходимо учитывать размер гироскопа.

Я надеюсь, что из этой статьи вы сможете узнать что-нибудь о том, как выбрать МЭМС-гироскоп. Если вас интересуют другие знания о MEMS-гироскопах, вы можете прочитать соответствующие статьи ниже. Если вы хотите узнать о гироскопических продуктах MEMS, вы можете нажать на соответствующие продукты ниже.

Свяжитесь со мной:
Электронная почта: [email protected]
WhatsApp: 173 9198 8506

▪ МЭМС-гироскоп поиска севера основан на методе поиска севера. Найти север – значит определить направление истинного севера. Обычно существует два метода: негироскопический поиск севера и гироскопический поиск севера.
▪ Благодаря постоянным инновациям в технологии родился МЭМС-гироскоп, который обладает преимуществами низкой стоимости, небольшого размера и низкого энергопотребления. Первоначально МЭМС-гироскоп был менее точным и не мог соответствовать точности измерений скважинных систем MWD. С развитием технологии интегральных схем инерционные датчики MEMS быстро развиваются в инерционной области, и их точность значительно улучшилась. Он не только отвечает требованиям подземных исследований, навигации и аэрокосмической промышленности, прецизионных измерений и других областей, но также имеет ряд преимуществ, которых нет у других датчиков, ориентированных на север, таких как высокая надежность и простота массового производства. Постепенно оно стало предпочтительным инерционным устройством в военной и гражданской сферах, особенно в области бурения. Для особых условий бурения необходим небольшой по размеру и ударопрочный МЭМС-гироскоп. ER-MG2-50/100 — это МЭМС-гироскоп с поиском на север, специально разработанный для каротажных/гироскопов и горнодобывающего/бурового оборудования. Его основным параметром является нестабильность смещения 0,01–0,02°/час и угловое случайное блуждание 0,0025–0,005°/√час.
❓Итак, в чем же принцип гироскопического поиска севера?
▪ Гироскопический поиск севера в основном достигается с помощью гироскопа. Гироскоп может предоставить информацию об ориентации и истинном северном направлении авианосца. Целью скважинного MWD является измерение угла азимута скважинной системы поиска севера. Магнитные датчики измеряют направление магнитного севера, известное как угол магнитного севера. Гироскопы могут измерять угол между чувствительной осью и истинным севером, а также угол между истинным севером и заданным опорным направлением. По сравнению с феррозондовыми датчиками гироскопы обладают преимуществами высокой точности, небольшого размера и невосприимчивости к погодным и геомагнитным помехам, поскольку это метод, который сочетает в себе чувствительную скорость вращения Земли со схемами измерений и математическими расчетами для определения положения под землей. инструмент. Следовательно, в процессе измерения системы определения севера скважины точность измерения, а также передача и накопление ошибок не будут снижаться из-за глубины скважины.
👉 Более подробная информация указана в ссылке.

Свяжитесь со мной:
Электронная почта: [email protected]
WhatsApp: 173 9198 8506

▪ МЭМС-гироскоп — датчик, измеряющий угловую скорость вращения. Закон сохранения момента импульса используется для измерения вибрационного состояния материального блока в различных направлениях, а также для измерения угловой скорости вращения устройства в пространстве. При повороте датчика массовый блок будет вибрировать и отклоняться в определенном направлении. Эта вибрация вызовет соответствующий сигнал напряжения на индукционном электроде и выдаст угловую скорость вращения. МЭМС-гироскоп основан на силах Кориолиса. Сила Кориолиса — это касательная сила, действующая на вращающееся тело при его движении в радиальном направлении. Формулу вы можете увидеть на картинке.

▪ Проще говоря, МЭМС-гироскоп сообщает нашим устройствам, где мы находимся и куда направляемся. Одна ось может измерять величину только в одном направлении, если для системы требуется три гироскопа, при этом трехосный MEMS-гироскоп может заменить три одиночные оси. Трехосевой MEMS-гироскоп может измерять положение, траекторию движения и ускорение в шести направлениях одновременно. По сравнению с одноосным, трехосный имеет небольшой размер, легкий вес, простую конструкцию и хорошую надежность.

▪ Чтобы судить о том, хорош ли МЭМС-гироскоп, мы можем сосредоточиться на его диапазоне измерений, нестабильности смещения и угловом случайном блуждании. Например, в качестве эталона мы видим МГ2-50/100. Это высокопроизводительный MEMS-гироскоп. Чем меньше диапазон измерения, тем выше точность.
Гироскоп MEMS можно использовать в IMU (инерциальном измерительном блоке) и БПЛА, а также в аэрокосмической отрасли и дронах. Он может точного положения, измерения положения. А также измерение тангажа, крена и рыскания. Для наземной навигации гироскоп MEMS может использоваться при вождении автомобилей. Чтобы узнать глубже, необходимо прочитать ссылку.

Свяжитесь со мной:
Электронная почта: [email protected]
WhatsApp: 173 9198 8506

Технология MEMS-гироскопа была впервые предложена Ричардом Пфейнманом (лауреатом Нобелевской премии по физике в 1965 году) в 1959 году. В 1962 году появился кремниевый микродатчик давления.
Ройланс и Энджелл начали разработку пьезорезистивных микроакселерометров в 1979 году. В 1991 году Коул начал разработку емкостных микроакселерометров.
И акселерометры, и гироскопы называются инерционными датчиками. Гироскоп MEMS может существовать в IMU (инерциальном измерительном блоке), INS (инерциальной навигационной системе) и AHRS (системе отсчета курса). IMU в основном состоит из 3 акселерометров MEMS и 3 гироскопов MEMS. AHRS представляет собой IMU с тремя магнитными датчиками. Путем расчета на основе метода кватернионов можно напрямую вывести угол тангажа, угол крена и угол курса движущегося тела.
Этот МЭМС-гироскоп имеет нестабильность смещения 0,01-0,02°/час и угловое случайное блуждание 0,0025-0,005°/√час. Размер всего 11 х 11 х 2 мм. Он может применяться в следующих областях:
▪ Поиск севера в каротажных инструментах/гироскопических инструментах;
▪ Наведение, управление и управление современным горнодобывающим/буровым оборудованием;
▪ Прецизионные измерения и средства контроля положения платформы;
▪ Прецизионное измерение ориентации и положения в навигационном классе MEMS IMU/INS;
▪ Поиск и позиционирование севера в системе геодезии/наземного мобильного картографирования.
В 1998 году компания CSDL из США спроектировала и разработала самый первый MEMS-гироскоп. В том же году Drapor Labs разработала еще одну форму MEMS-гироскопа. Его основной принцип заключается в использовании эффекта Кориолиса, возникающего, когда основание приводит в движение вибрирующее тело, чтобы определить угловую скорость.
Как продукт потребительского уровня, высокоточный MEMS-гироскоп в основном используется в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны, игровые консоли, музыкальные плееры, беспроводные мыши, цифровые камеры, умные игрушки, GPS-навигация и т. д.
Как продукт промышленного уровня и автомобильный продукт, он в основном используется в автомобильных электронных системах стабилизации (ESP или ESC), навигационных системах с поддержкой GPS, автомобильных подушках безопасности, измерениях ориентации транспортных средств, промышленной автоматизации, крупном медицинском оборудовании, роботах и т. д. МЭМС-гироскопы в эти поля имеют среднюю точность. В то же время гироскоп MEMS также можно использовать в гироскопических инструментах и инструментах для каротажа нефти, газа и бурения, чтобы помочь в поиске и позиционировании на север. Высокоточные гироскопы MEMS используются в военной и аэрокосмической областях, а также могут использоваться для приложений, обеспечивающих стабильность, таких как спутниковая беспроводная связь, системы наведения ракет и системы оптического прицеливания; управление полетом самолета/ракеты, ориентация, демпфирование рыскания и другие приложения управления.
👉 Прочитайте ссылку.

Свяжитесь со мной:
Электронная почта: [email protected]
WhatsApp: +86 173 9198 8506

Полное название МЭМС-гироскопа — гироскоп микроэлектромеханической системы. В настоящее время МЭМС-гироскопы широко используются в нефтедобывающей, аэрокосмической, БПЛА, дронах, беспилотном вождении, горнодобывающей промышленности и других областях. Чтобы судить о том, превосходны ли характеристики МЭМС-гироскопа и уровень точности, нам нужно судить по некоторым параметрам. Существует множество параметров МЭМС-гироскопа. Сегодня мы подробно разберем его важные параметры.
Взяв в качестве примера высокопроизводительный гироскоп North Seeking MENS MG2-50/100, мы обычно рассматриваем следующие параметры:
▪ Диапазон измерения: 50-100 град/с.
▪ Нестабильность смещения: 0,01-0,02°/час.
▪ Угловое случайное блуждание: 0,0025–0,005°/√ч.
▪ Стабильность смещения (1σ 10 с): 0,05–0,1 град/час.
▪ Диапазон температур: от −45°C до +85°C.

❓ Так в чем же конкретное значение этих параметров?
◾ Диапазон измерения: Обычно выражается максимальным значением входных угловых скоростей вперед и назад. Чем больше значение, тем более чувствителен гироскоп к угловой скорости. В пределах этого входного диапазона угловой скорости нелинейность масштабного коэффициента гироскопа может соответствовать заданным требованиям, и диапазон гироскопа обычно можно настроить.
◾ Нестабильность смещения: это величина дрейфа выходного сигнала гироскопа, которая меняется со временем при стабильной температуре. Гироскопы подвержены нестабильности смещения, когда начальное нулевое показание гироскопа со временем смещается из-за интеграции внутренних недостатков и шума внутри устройства.
◾ Случайное угловое блуждание. Если вы интегрируете зашумленный выходной сигнал датчика, например интегрируете сигнал угловой скорости для определения угла, интеграл будет дрейфовать во времени из-за шума. Этот дрейф называется случайным блужданием, поскольку кажется, что интеграл делает случайные шаги от одной выборки к другой. Стандартное отклонение дрейфа, вызванного шумом, можно восстановить, умножив случайное блуждание на квадратный корень из времени.
◾ Стабильность смещения (1σ 10 с): это то, что мы обычно называем дисперсией Аллена, и это наиболее часто используемый показатель. Измерение показывает, насколько стабильно смещение гироскопа в течение определенного заданного периода времени. В общем, чем ниже стабильность смещения, тем меньше ошибка при интегрировании выходного сигнала гироскопа с течением времени.
◾ Диапазон температур. Общий температурный диапазон МЭМС-гироскопа составляет от –45°C до +85°C, что соответствует температурному диапазону, в котором может работать гироскоп. Однако требования к нефтяной лесозаготовительной отрасли будут выше. Для многих инструментов может потребоваться, чтобы гироскоп достигал угла 125 или даже 175 градусов.
Для получения дополнительной информации об анализе параметров МЭМС вы можете прочитать ссылку
Любые вопросы по МЭМС-гироскопу вы можете обсудить со мной.
Свяжитесь со мной:
Электронная почта: [email protected]
WhatsApp: 173 9198 8506

Области применения МЭМС-гироскопа шире, чем мы думаем. Его можно использовать не только на наземном, но и на воздушном поле. Далее давайте подробно проанализируем МЭМС-гироскоп с точки зрения этих двух полей.

◾ Наземные: добыча нефти, добыча полезных ископаемых, туннельная железная дорога, автономное вождение, геодезия и картографирование и т. д.
МЭМС-гироскоп может предоставить точные данные ориентации. Например, в области нефтяных каротажей рабочая среда суровая, требования к температуре очень высокие, а большая часть оборудования является трубчатой. Другие гироскопы недостаточно малы и не могут адаптироваться к суровым условиям. МЭМС-гироскопы могут хорошо соответствовать этим требованиям. Максимальная температура, которую может достичь большинство MEMS-гироскопов, составляет 85 градусов, но MG2-022 может достигать 125 градусов, поскольку это гироскоп, специально разработанный для гироскопических инструментов. И его производительность также очень хороша: нестабильность смещения 0,02°/час и угловое случайное блуждание 0,025°/√ч.
Что касается горнодобывающей промышленности, туннелестроения и автономного вождения, то у них есть общая проблема: рабочая среда в основном находится под землей, например, подземные разработки, въезд автомобилей в подземные туннели и т. д. В настоящее время использование оборудования спутникового позиционирования, такого как GPS, будет вызвать нестабильность сигнала. МЭМС-гироскоп не зависит от сигналов, поэтому может стабильно выводить данные независимо от того, находится он над или под землей. Для наземной навигации у нас также есть специально разработанный гироскоп MG2-50/100 с нестабильностью смещения 0,01-0,02°/час и угловым случайным блужданием 0,0025-0,005°/√час.

◾ Воздух: авиакосмическая промышленность, AHRS, БПЛА, беспилотные авиационные системы, дроны и т. д.
Благодаря обновлению технологии MEMS он также может удовлетворить требования аэродрома. МЭМС-гироскоп может предоставлять точные сигналы азимута, уровня, положения, скорости и ускорения. Эти сигналы могут быть использованы для непосредственного управления ориентацией и управлением орбиты самолета. Гироскопы MEMS используются в AHRS (системе определения курса ориентации) для измерения угловой скорости системы. Приняв начальное положение системы в инерциальной системе отсчета в качестве начального условия и проинтегрировав угловую скорость, текущее направление системы можно получить в любой момент времени. MG2-300/400, специально разработанный для аэронавигации, может достигать нестабильности смещения 0,03-0,05°/час и углового случайного блуждания 0,01-0,025°/√час.

Если вы хотите узнать больше о MEMS-гироскопе, вы можете связаться с ｍe следующими способами:
▪ Электронная почта: [email protected]
▪ WhatsApp: +86 173 9198 8506.

МЭМС-гироскоп является результатом постоянно обновляющихся технологических инноваций последних лет. По мере проникновения в различные отрасли промышленности он стал прямой угрозой статусу ФОГ. В прошлом в большинстве областей применения использовался FOG, но сейчас все больше и больше отраслей обращаются к использованию MEMS-гироскопа. В чем причина этого явления? Как бы вы выбрали инерционный датчик? В этой статье будут представлены концепции MEMS и FOG, принципы работы, различия и т. д. Я надеюсь, что после прочтения вы получите более четкое представление об этих двух гироскопах.

Что такое МЭМС-гироскоп?

МЭМС — это аббревиатура Micro Electro Mechanical Systems, то есть микроэлектромеханических систем. Эта система основана на микро/нанотехнологиях. Микроэлектромеханические системы могут самостоятельно собирать и обрабатывать данные, а также выводить данные. MEMS — это новая технология, которая развивалась в последние годы и меняет взгляды отрасли и методы работы.

Как работают МЭМС-гироскопы?

Традиционный гироскоп в основном использует принцип сохранения углового момента. Мы можем понимать это как постоянно вращающийся объект. Его ось вращения не меняется и на нее не влияет вращение объекта. По сравнению с принципом работы традиционных гироскопов, гироскоп MEMS сильно отличается. Поскольку МЭМС-гироскопы имеют чиповую основу, их размеры очень малы и создать вращающуюся конструкцию невозможно. Таким образом, МЭМС-гироскоп основан на силе Кориолиса, которая относится к тангенциальной силе, испытываемой вращающимся объектом при радиальном движении. Формулу и принципиальную схему силы Кориолиса можно увидеть на рисунке ниже, поэтому гироскоп MEMS представляет собой устройство, основанное на механических принципах.

Четкая фигура силы Кориолиса относительно MEMS-Ericco

Рисунок 1. Принцип действия и формула силы Кориолиса.

Что такое ТУМАН?

FOG — это аббревиатура оптоволоконного гироскопа. FOG — это гироскоп, использующий эффект Саньяка. Поскольку FOG основан на оптических принципах, в отличие от традиционных гироскопов, которые полагаются на момент импульса ротора для определения углового движения, FOG также определяется как негироскопический датчик углового движения.

Как работает ТУМАН?

На основе эффекта Саньяка, когда кольцевой путь света вращается в инерционном пространстве вокруг оси, перпендикулярной плоскости пути света, возникает оптическая разность хода между двумя столбцами световых волн, распространяющимися противоположно по пути света из-за инерционного движения. световых волн, что приводит к когерентности двух лучей. Интерференция световых волн. Существует определенная внутренняя связь между разностью фаз, соответствующей разности оптических путей, и угловой скоростью вращения. Путем мониторинга и демодуляции сигнала интенсивности интерференционного света можно определить угловую скорость вращения. На рисунке ниже мы можем увидеть формулу расчета ВОГ. Где «A=πR2» — площадь кругового пути света, а «c» — скорость света в вакууме.

Основной принцип работы оптоволоконного гироскопа Ericco

Формула оптоволоконного гироскопа-Эрикко

Рисунок 2. Принцип работы и формула оптоволоконного гироскопа.

FOG постепенно заменил устаревший RLG (кольцевой лазерный гироскоп) и стал основным продуктом рынка. Причина в том, что FOG более совершенен, меньше RLG и имеет более высокую точность. Например, нефтяная, аэрокосмическая, горнодобывающая и другие отрасли используют FOG, и FOG может предоставить им очень точные данные. Но появление MEMS-гироскопа пошатнуло позиции FOG на рынке. Потому что по сравнению с FOG, MEMS-гироскопы также имеют множество преимуществ.

Каковы преимущества МЭМС как новой технологии по сравнению с этими двумя гироскопами?

1. Меньший размер и меньший вес

МЭМС-гироскопы претерпели поэтапные изменения по сравнению с FOG. МЭМС-гироскопы выглядят как чипсы и имеют размер ногтя, если положить их на руку. Это больше подходит для различных отраслей промышленности, например, для изготовления зондовых трубок специальной формы, необходимых в области нефтяного каротажа. Трубки зондов очень тонкие, и их необходимо удлинять под землей. Это невозможно для FOG, и для достижения этой цели можно полагаться только на небольшие и легкие MEMS-гироскопы. Другим примером является то, что IMU (инерциальные единицы измерения) широко используются в различных областях, особенно в аэрокосмической сфере. Требуются все меньшие и меньшие IMU, а для удовлетворения этого спроса требуются гироскопы меньшего размера. Все MEMS-гироскопы Ericco имеют размеры 11x11x2 мм.

1. Низкое энергопотребление

Благодаря своим небольшим размерам МЭМС-гироскопы имеют более низкое энергопотребление и потребляют меньше энергии, чем ВОГ.

1. Низкая стоимость

Из-за небольшого размера себестоимость производства ниже, чем у FOG, что делает его более подходящим для массового производства. Это очень подходящий выбор для отраслей и компаний, которым необходимо контролировать расходы.

1. Хорошая надежность

MEMS обладает высокой ударопрочностью и может работать в очень суровых условиях. Например, в горнодобывающей и лесозаготовительной отраслях условия труда очень тяжелые, ноt МЭМС-гироскопы могут удовлетворить такие рабочие требования.

1. Диапазон измерений по-прежнему очень хорош.

Гироскоп MEMS, как и FOG, будет относиться к таким значениям, как диапазон измерения и стабильность смещения, но MEMS больше относится к диапазону измерения, нестабильности смещения и угловому случайному блужданию. Например, высокопроизводительный MEMS-гироскоп ER-MG2-50/100 North Seeking специально разработан для наземной навигации. Диапазон измерений может достигать 50–100 град/с, нестабильность смещения 0,01–0,02°/ч и угловое случайное блуждание 0,0025–0,005°/√ч.

В прошлом гироскопы MEMS не подходили для сравнения с FOG, поскольку технология была незрелой, а значения во всех аспектах не могли достичь уровня FOG. Однако с ростом развития науки и техники каждый день постоянно внедряются новые технологии. МЭМС-гироскопы постепенно становятся сравнимы с ВОГ. Идя в ногу друг с другом и имея преимущества, которых нет у FOG, они стали существами, способными конкурировать с FOG на рынке.

Надеюсь, у вас будет базовое и четкое представление о технологиях MEMS и FOG. В этой статье представлена лишь часть знаний о MEMS и FOG. Если вы хотите узнать больше о MEMS и FOG, вы можете найти что-то полезное в разделе «Больше технических вопросов». Если вы заинтересованы в продуктах, вы можете нажать «Продукты в статье». По любым вопросам, пожалуйста, оставьте свое мнение в разделе «Задать вопрос» ниже.

МЭМС-гироскоп — это аббревиатура микроэлектромеханической системы. Микроэлектромеханическая система относится к микроустройству или системе, которая может производиться партиями и объединяет микромеханизм, микродатчик, микропривод, схему обработки сигналов и управления, интерфейс, связь и источник питания на одном или нескольких чипах. МЭМС-гироскоп — это новый тип датчика, изготовленный с использованием технологий микроэлектроники и микромашиностроения.

▪ Этот МЭМС-гироскоп может быть хорошим эталоном: нестабильность смещения 0,01-0,02°/час и угловое случайное блуждание 0,0025-0,005°/√час. Он специально разработан для наземных навигационных и гироскопических инструментов.

▪ Технические преимущества:
Технология MEMS-гироскопа используется для производства датчиков, исполнительных механизмов или микроструктур, которые обладают характеристиками миниатюризации, интеграции, интеллекта, низкой стоимости, высокой эффективности, массового производства и высокой производительности. Благодаря технологии MEMS-гироскопа на каждой пластине появляются десятки тысяч микросхем MEMS (некоторые процессы также включают в себя микросхемы интегральных схем).

❓ Каковы конкретные преимущества МЭМС-гироскопа? И где МЭМС-сенсор может принести пользу?

Прочтите ссылку

Измерения с помощью MEMS-гироскопа являются важной частью бурения. При строительстве групп кустовых скважин из-за влияния магнитных помех между скважинами погрешность данных наклона MWD велика, а на продукт также легко влияет воздействие и вибрация бурильной колонны. Подобные злоупотребления приведут к чрезмерному износу системы. и преждевременный выход из строя, приводящий к высоким затратам на техническое обслуживание или простоям. По сравнению с эквивалентными дискретными датчиками #mems обычно меньше по размеру и потребляют меньше энергии и затрат.

При размерах всего 11 x 11 x 2 мм высокопроизводительный MEMS-гироскоп с поиском на север ER-MG2-50/100 также имеет нестабильность смещения от 0,01 до 0,02°/час и угловое случайное блуждание от 0,0025 до 0,005°/√час. , способный измерять угловые скорости до ±100°/с. (Вы можете открыть ссылку, чтобы получить больше цифр)

❓Как работает МЭМС-гироскоп в нефтегазовом и буровом оборудовании? А как МЭМС-гироскоп помогает нам работать точнее?

Прочтите ссылку

Не пропустите больше знаний о MEMS-гироскопе 👆

▪ МЭМС-гироскоп поиска севера основан на методе поиска севера. Найти север – значит определить направление истинного севера. Обычно существует два метода: негироскопический поиск севера и гироскопический поиск севера.

▪ Благодаря постоянным инновациям в технологии родился MEMS-гироскоп, имеющий преимущества низкой стоимости, небольшого размера и низкого энергопотребления. Первоначально МЭМС-гироскоп был менее точным и не мог соответствовать точности измерений скважинных систем MWD. С развитием технологии интегральных схем инерционные датчики MEMS быстро развиваются в инерционной области, и их точность значительно улучшилась. Он не только отвечает требованиям подземных исследований, навигации и аэрокосмической промышленности, прецизионных измерений и других областей, но также имеет ряд преимуществ, которых нет у других датчиков, ориентированных на север, таких как высокая надежность и простота массового производства. Постепенно оно стало предпочтительным инерционным устройством в военной и гражданской сферах, особенно в области бурения. Для особых условий бурения необходим небольшой по размеру и ударопрочный МЭМС-гироскоп. ER-MG2-50/100 — это МЭМС-гироскоп с поиском на север, специально разработанный для каротажных/гироскопов и горнодобывающего/бурового оборудования. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обратитесь к: LinkedIn [lnkd.in] er-mg2-100-north-seeking-mems-gyro.html Его основным параметром является нестабильность смещения 0,01-0,02°/час и 0,0025- Угловое случайное блуждание 0,005°/√ч.

❓Итак, в чем же принцип гироскопического поиска севера?

▪ Гироскопический поиск севера в основном достигается с помощью гироскопа. Гироскоп может предоставить информацию об ориентации и истинном северном направлении авианосца. Целью скважинного MWD является измерение угла азимута скважинной системы поиска севера. Магнитные датчики измеряют направление магнитного севера, известное как угол магнитного севера. Гироскопы могут измерять угол между чувствительной осью и истинным севером, а также угол между истинным севером и заданным опорным направлением. По сравнению с феррозондовыми датчиками гироскопы обладают преимуществами высокой точности, небольшого размера и невосприимчивости к погодным и геомагнитным помехам, поскольку это метод, который сочетает в себе чувствительную скорость вращения Земли со схемами измерений и математическими расчетами для определения положения под землей. инструмент. Следовательно, в процессе измерения системы определения севера скважины точность измерения, а также передача и накопление ошибок не будут снижаться из-за глубины скважины.

👉 Более подробная информация указана в ссылке.

▪ МЭМС-гироскоп представляет собой микромеханический датчик угловой скорости, реализованный по микроэлектромеханической системной технологии. Это быстрый, точный и компактный датчик, который можно использовать для измерения и определения изменений углового ускорения и угловой скорости. МЭМС-гироскоп специализируется на измерении угловой скорости и основан на силе Кориолиса. МЭМС имеет множество преимуществ, таких как меньший размер, меньшее потребление, легкий вес и более низкая стоимость, чем у других типов гироскопов.

▪ МЭМС-гироскопы от Ericco подразделяются на одноосные, двухосные и тройные в зависимости от количества осей. Он разделен на промышленный класс, тактический класс и навигационный класс. Основное различие между ними — точность и параметры.

▪ Этот МЭМС-гироскоп относится к навигационному классу с нестабильностью смещения 0,02°/ч и угловым случайным блужданием 0,025°/√ч. Этот МЭМС-гироскоп специально разработан для гироскопических инструментов, температура которых может достигать 125°C. Для гироскопических инструментов в нефтедобывающей промышленности требования к температуре будут выше, чем в других отраслях.

▪ Получить больше фигур

❓ Так каков принцип работы МЭМС-гироскопа? А какой подробный анализ его параметров?

Прочтите ссылку

Не пропустите!

▪ МЭМС-гироскоп измеряет угловую скорость, а МЭМС-гироскоп измеряет линейное ускорение, что является наиболее существенным различием между ними. Первый – это принцип инерции, последний – принцип баланса сил. Что касается точности, гироскопы более точны в течение короткого периода времени, и в течение длительного времени будут возникать ошибки из-за дрейфа. Измеренные значения акселерометра в течение длительного времени верны, но в течение короткого времени возникают ошибки из-за наличия шумов сигнала. Поэтому, если вы хотите обеспечить правильный курс, вам необходимо их скорректировать. Например, IMU (Inertial Measurement Unit) в области инерциальной навигации состоит из трехосного гироскопа и трехосного акселерометра.

▪ В гироскопах МЭМС используются силы Кориолиса, представляющие собой тангенциальные силы, которые испытывает вращающийся объект при радиальном движении. Предполагая, что радиальная скорость вращающегося объекта равна Vr, создается тангенциальное ускорение Кориолиса. На рисунке изображена формула Кориолиса, к которой вы можете обратиться.

▪ Существует три типа МЭМС-акселерометров с отработанной технологией: пьезоэлектрические, емкостные и тепловые. Пьезоэлектрические акселерометры MEMS используют пьезоэлектрический эффект. Внутри акселерометра находится блок массы, поддерживаемый твердым телом. При движении масса будет создавать давление, твердое тело — деформацию, а ускорение преобразуется в выходной электрический сигнал. #нефтьгаз #нефтегазоваяпромышленность #бурение #буровыеинструменты #горное дело #туннельная прокладка #автомобиль #горноеоборудование #мемы

▪ Возьмем в качестве примера этот МЭМС-гироскоп. Этот МЭМС-гироскоп специально разработан для наземной навигации и может применяться при бурении нефтяных скважин, горных работах, туннелях и вождении автомобилей. Например, гироскопические инструменты, лесозаготовительные инструменты, горное оборудование, искатели севера и автомобильные автомобильные системы. Он имеет нестабильность смещения 0,01–0,02°/час и угловое случайное блуждание 0,0025–0,005°/√час.

▪ Подробное объяснение принципа работы MEMS-гироскопа и двух других типов акселерометров вы можете прочитать в справке.