最近的傳感器技術發展使得工業係統設計實現革命性的進步。慣性傳感器能夠改善係統性能的應用包括：平台穩定、工業機械運動控製、安全/監控設備
、機器人、工業車輛導航和機械調平等。這種傳感器提供的運動信息非常有用，不僅能改善性能，而且能提高可靠性、安全性並降低成本。

然而，要想獲得這些好處，必須克服一些障礙
，因為許多工業應用處在惡劣的物理環境下，需要考慮溫度、振動、空(kong)間(jian)限(xian)製(zhi)和(he)其(qi)他(ta)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)。就(jiu)工(gong)程(cheng)師(shi)而(er)言(yan)
，為(wei)了(le)從(cong)傳(chuan)感(gan)器(qi)獲(huo)取(qu)一(yi)致(zhi)的(de)數(shu)據(ju)，將(jiang)其(qi)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)有(you)用(yong)的(de)信(xin)息(xi)，然(ran)後(hou)在(zai)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)序(xu)和(he)功(gong)耗(hao)預(yu)算(suan)內(nei)做(zuo)出(chu)反(fan)應(ying)，工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)擁(yong)有(you)多(duo)種(zhong)技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)的(de)知(zhi)識(shi)和(he)經(jing)驗(yan)
，並(bing)且(qie)遵(zun)循(xun)良(liang)好(hao)的(de)設(she)計(ji)規(gui)範(fan)。

了解問題

來自慣性傳感器的信息經過處理和積分後，可以提供許多不同類型的運動、weizhihefangxiangshuchu。meizhongleixingdeyundongdoushejidaoyixilieyingyongxiangguandefuzayinsu
，duicibixujiayilejie。gongyekongzhiyingyongjiushiyigehenhaodelizi，mouzhongxingshidezhixianghuozhuanxiangshebeiduizhexieyingyongshifenyouyong。qingxiehuojiaodujiancechangchangshicileiyingyongdehexinrenwu，zaizuijiandandefanlizhong，jixieqipaochuanganqibiankemanzuxuyao。raner，zaimingquechuanganqixuqiuzhiqian，bixufenxizuizhongxitongdewanzhengyundongdonglixuetexing
、環境、壽命周期和可靠性預期。如果係統的運動相對而言為靜態，簡單的角度傳感器可能就足夠了，但實際的技術決策取決於響應時間
、衝擊和振動、尺寸、整個壽命期間的性能漂移。此外
，許多係統涉及到多種類型的運動（如旋轉和加速度等）
，而且往往在多個軸上工作，這就需要考慮將多種類型的傳感器結合在一起。

一旦知道正確的傳感器類型和技術後，挑戰便轉移到了解和最終補償傳感器對環境（溫度
、振動、衝擊、安裝位置、時間和其他變量）的反應。環境補償涉及到額外的電路、測試、校(xiao)準(zhun)和(he)動(dong)態(tai)調(tiao)整(zheng)
，而(er)每(mei)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，甚(shen)至(zhi)每(mei)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)是(shi)獨(du)一(yi)無(wu)二(er)的(de)，因(yin)此(ci)這(zhe)又(you)會(hui)帶(dai)來(lai)補(bu)償(chang)不(bu)足(zu)或(huo)過(guo)度(du)的(de)額(e)外(wai)風(feng)險(xian)，除(chu)非(fei)工(gong)程(cheng)師(shi)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)特(te)性(xing)有(you)著(zhe)詳(xiang)盡(jin)的(de)了(le)解(jie)。最(zui)後(hou)這(zhe)一(yi)點(dian)驅(qu)使(shi)許(xu)多(duo)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)采(cai)用(yong)完(wan)全(quan)集(ji)成(cheng)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，以(yi)便(bian)消(xiao)除(chu)運(yun)用(yong)和(he)實(shi)施(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)障(zhang)礙(ai)。

慣性傳感器：線性速率和角速率傳感器

慣性傳感器有多種類型。MEMS（微機電係統）傳感器是最完善的傳感器類型之一，已經使廣泛的應用受益。15年前，MEMS線性速率傳感器（加速度計）徹che底di革ge新xin了le汽qi車che安an全quan氣qi囊nang係xi統tong。自zi此ci以yi後hou
，從cong筆bi記ji本ben硬ying盤pan保bao護hu到dao遊you戲xi控kong製zhi器qi中zhong更geng為wei直zhi觀guan的de用yong戶hu運yun動dong捕bu捉zhuo，各ge種zhong獨du特te的de功gong能neng和he應ying用yong得de以yi實shi現xian。

根據諧振器陀螺儀的原理
，MEMS結jie構gou也ye可ke提ti供gong角jiao速su率lv檢jian測ce。兩liang個ge多duo晶jing矽gui檢jian測ce結jie構gou各ge含han一yi個ge擾rao動dong框kuang架jia，通tong過guo靜jing電dian將jiang擾rao動dong框kuang架jia驅qu動dong到dao諧xie振zhen狀zhuang態tai
，以yi產chan生sheng必bi要yao的de運yun動dong，從cong而er在zai旋xuan轉zhuan期qi間jian產chan生sheng科ke氏shi力li。在zai各ge框kuang架jia的de兩liang個ge外wai部bu極ji限xian處chu（與擾動運動正交）是可動指，放在固定指之間，形成一個容性撿拾結構來檢測科氏運動。當MEMS陀(tuo)螺(luo)儀(yi)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)，可(ke)動(dong)指(zhi)的(de)位(wei)置(zhi)變(bian)化(hua)通(tong)過(guo)電(dian)容(rong)的(de)變(bian)化(hua)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)，由(you)此(ci)得(de)到(dao)的(de)信(xin)號(hao)被(bei)送(song)入(ru)一(yi)係(xi)列(lie)增(zeng)益(yi)和(he)解(jie)調(tiao)級(ji)

，產(chan)生(sheng)電(dian)速(su)率(lv)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)。某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)，該(gai)信(xin)號(hao)經(jing)轉(zhuan)換(huan)後(hou)送(song)入(ru)一(yi)個(ge)專(zhuan)有(you)數(shu)字(zi)校(xiao)準(zhun)電(dian)路(lu)。

傳感器內核周圍的集成度和校準由最終性能要求決定，但在許多情況下
，可能需要進行運動校準
，以便實現最高的性能水平和穩定性。

工業環境：集成信號調理和傳感器處理

在工業市場上，諸如振動分析、平台校正、一(yi)般(ban)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)之(zhi)類(lei)的(de)應(ying)用(yong)需(xu)要(yao)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)高(gao)可(ke)靠(kao)度(du)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)是(shi)直(zhi)接(jie)嵌(qian)入(ru)到(dao)現(xian)有(you)設(she)備(bei)中(zhong)。此(ci)外(wai)，還(hai)必(bi)須(xu)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)控(kong)製(zhi)
、校準和編程功能，使器件真正獨立自足。一些應用範例包括：

工業機械的狀態監控：通過將傳感器更深地嵌入機械內部，並且藉由傳感器性能和嵌入式處理而更早、更準確地掌握狀態變化的跡象，可以獲得切實的效益。
機器自動化：通過提高精度，並且更加嚴格地將此信息與遠程控製或編程設置的運動相關聯，可以使自治或遠程控製的精密儀器和機械臂更加精確
、高效。

移動通信和監控：無論是陸地、航空還是海運交通工具，慣性傳感器都有助於其實現穩定（天線和相機）和定向導航（利用GPS和其他傳感器進行航位推算）。
工業檢測市場異常紛繁多樣
，必須通過集成嵌入式可調特性
，如數字濾波、采樣速率控製、狀態監控、電源管理選項和專用輔助I/O功能等，來支持各種不同的性能
、集(ji)成(cheng)度(du)和(he)接(jie)口(kou)要(yao)求(qiu)。在(zai)其(qi)他(ta)更(geng)複(fu)雜(za)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，還(hai)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)多(duo)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)多(duo)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。即(ji)使(shi)看(kan)起(qi)來(lai)很(hen)簡(jian)單(dan)的(de)慣(guan)性(xing)運(yun)動(dong)，例(li)如(ru)僅(jin)限(xian)於(yu)一(yi)個(ge)或(huo)兩(liang)個(ge)軸(zhou)的(de)運(yun)動(dong)
，也(ye)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)同(tong)時(shi)采(cai)用(yong)加(jia)速(su)度(du)計(ji)和(he)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)檢(jian)測(ce)來(lai)補(bu)償(chang)重(zhong)力(li)、振動及其他不規則現象和影響。

傳chuan感gan器qi還hai可ke能neng具ju有you交jiao叉cha靈ling敏min度du
，很hen多duo時shi候hou必bi須xu對dui此ci進jin行xing補bu償chang，即ji使shi無wu需xu補bu償chang，至zhi少shao也ye需xu要yao加jia以yi了le解jie。此ci外wai
，慣guan性xing傳chuan感gan器qi的de性xing能neng指zhi標biao存cun在zai許xu多duo不bu同tong的de標biao準zhun，這zhe使shi得de上shang述shu問wen題ti的de解jie決jue更geng加jia困kun難nan。當dang指zhi定ding慣guan性xing傳chuan感gan器qi要yao求qiu時shi，多duo數shu工gong業ye係xi統tong設she計ji工gong程cheng師shi主zhu要yao關guan心xin的de是shi陀tuo螺luo儀yi穩wen定ding性xing（隨時間發生的偏置估算）
，消費級陀螺儀通常不會說明這一特性。如果傳感器的線性加速度性能較差，那麼即使0.003°/s的良好陀螺儀偏置穩定性也可能毫無意義。

例如，假設線性加速度特性為0.1°/s/g，在旋轉±90°(1g)的簡單情況下，這將給0.003°/s的偏置穩定性增加0.1°的誤差。加速度計通常與陀螺儀一起使用，以便檢測重力影響，並且提供必要的信息來驅動補償過程。
weileyouhuachuanganqixingnengbingjinkenengsuoduankaifashijian，xuyaoshenrulejiechuanganqilingminduheyingyonghuanjing。xiaozhunjihuakeyizhenduiyingxiangzuidadeyinsujinxingdingzhi，congerjianshaoceshishijianhebuchangsuanfakaixiao。mianxiangjutiyingyongdejiejuefanganjiangshidangdechuanganqiyubiyaodexinhaochulijiehezaiyiqi，ruguojubeigaoxingjiabibingqietigongxianchengkeyongdebiaozhunjiekou，zhexiejiejuefanganjiangnengxiaochuxuduogongyekehuguoqusuomianlindeshishiheshengchanzhangai。

利用加速度進行振動分析

在一些情況下，檢測元件相對靠近基本傳感器輸出端最佳
，但在另一些情況下（例如通過振動分析進行狀態監控），則需要增加相當多的處理過程才能實現所需的輸出。圍繞慣性傳感器而構建的高集成度器件的範例之一是ADI公司的ADIS16227（圖1），它是一款完全自治的頻域振動監控器。此類器件可能不提供相對簡單的g/mV輸出

，而是提供應用特定的分析。就ADIS16227而言，其嵌入式頻域處理
、512點實值FFT和片上存儲器能夠識別各種振動源並進行歸類，監控其隨時間的變化情況

，並根據可編程的閾值做出反應。

檢(jian)測(ce)和(he)了(le)解(jie)運(yun)動(dong)的(de)能(neng)力(li)幾(ji)乎(hu)對(dui)所(suo)有(you)已(yi)設(she)想(xiang)到(dao)的(de)應(ying)用(yong)都(dou)具(ju)有(you)價(jia)值(zhi)。大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)，人(ren)們(men)希(xi)望(wang)掌(zhang)控(kong)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)發(fa)生(sheng)的(de)運(yun)動(dong)
，利(li)用(yong)該(gai)信(xin)息(xi)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng)（響應時間、精度、工作速度等）
，增強安全性或可靠性（係統在危險情況下關機），huozhehuodeqitazengzhitexing。danzaimouxieqingkuangxia，buyundongcaishizhiguanzhongyaode，yincichuanganqikeyonglaijiancebuxuyaodeyundong。zhexietexinghuoxingnengshengjiwangwangshizaixianyouxitongshangshishi，kaolvdaozuizhongxitongdegonghaohechicunxianranyiqueding，huozhebixuzuixiaohua，MEMS慣性傳感器的小尺寸和低功耗特性無疑極具吸引力。

mouxieqingkuangxia
，zhexiexitongdeshejirenyuanbushiyundongdonglixuefangmiandezhuanjia
，yinci，dangjuedingshifoujinxingxitongshengjishi，wanquanjichenghexiaozhundechuanganqicunzaiyufoukenengshizuiguanjiandeyinsu。

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