KellyYu

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.

▪ МЭМС-гироскоп — это инструмент, используемый для измерения и поддержания направления. Он основан на силе Кориолиса и имеет широкое применение в авиации, аэрокосмической, морской, сейсмологии, бурении нефтяных скважин, горнодобывающей промышленности и других областях. Точность МЭМС-гироскопа является одним из важных показателей для измерения его производительности, поскольку точность напрямую влияет на использование и надежность гироскопа.

▪ Показатели точности МЭМС-гироскопа в основном включают в себя погрешность, стабильность и повторяемость. Короче говоря, нулевое смещение относится к ненулевому сигналу, выдаваемому гироскопом в статическом состоянии, что приводит к отклонению результатов измерений гироскопа от истинного значения. Под стабильностью понимается стабильность работы гироскопа при длительном использовании, что напрямую влияет на надежность и срок службы гироскопа. Повторяемость означает согласованность выходных результатов гироскопа, когда он измеряет одну и ту же физическую величину несколько раз. Это один из важных показателей оценки точности измерений гироскопа.

▪ Что касается конкретных применений, проще говоря, МЭМС-гироскоп может использоваться в аэрокосмической и морской сферах, а также в дронах, БПЛА и вождении автомобилей. Поскольку оборудование в этой области требует навигации, позиционирования и измерения ориентации, требуются IMU (инерциальный измерительный блок) и INS (инерциальная навигационная система), а MEMS-гироскоп является очень важным компонентом.

👇 Далее мы узнаем о некоторых подробных концепциях параметров МЭМС-гироскопа.

1. Стабильность нулевого смещения
   Нулевое отклонение относится к выходному сигналу гироскопа в состоянии нулевого входа. Оно выражается как среднее значение долговременного выхода, равное входной угловой скорости, то есть степени разброса наблюдаемой величины вокруг нулевого отклонения. Например, 0,005 градуса в секунду означает, что он будет смещаться каждую секунду. 0,005 градуса. Стабильность MG2-50/100 может достигать 0,1°/час, а повторяемость при нулевом смещении составляет 0,1°/час, что показывает, что точность измерения очень высока. Долгосрочный установившийся выходной сигнал при нулевом входном состоянии представляет собой стационарный случайный процесс, то есть установившийся выходной сигнал будет колебаться вокруг среднего значения (нулевого смещения), которое обычно представляет собой среднеквадратическую ошибку и определяется как ноль. -стабильность смещения. Начальную ошибку смещения нулевой точки можно понимать как статическую ошибку, которая не колеблется со временем и может быть откалибрована с помощью программного обеспечения.

👉 Более подробный рисунок показан в ссылке.

▪ МЭМС-гироскоп — датчик, измеряющий угловую скорость вращения. Закон сохранения углового момента 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.