石英加速度计将为感测领域带来新风貌
2023年石英挠性加速度计行业市场分析现状
2023年石英挠性加速度计行业市场分析现状目前,石英挠性加速度计行业市场呈现出以下几个现状:1. 市场规模持续扩大:近年来,随着科技进步和工业制造水平的提高,石英挠性加速度计在工业控制、航天航空、汽车电子、消费电子等领域的应用越来越广泛。
据市场研究机构的报告显示,石英挠性加速度计市场在全球范围内的规模正在不断扩大,并有望在未来几年内保持较高的增长率。
2. 技术水平不断提升:石英挠性加速度计作为一种高精度、高灵敏度的传感器,其技术水平在不断提升。
目前,已经出现了一批具有自主知识产权的石英挠性加速度计厂家,其产品在灵敏度、稳定性和可靠性等方面取得了显著的提升。
同时,一些新的技术和材料的应用也推动了石英挠性加速度计的发展,例如MEMS技术的应用使得石英挠性加速度计的体积得以缩小,降低了成本,提高了性能。
3. 应用领域日趋多元化:石英挠性加速度计的应用领域越来越多元化。
除了传统的工业控制和航天航空领域,石英挠性加速度计目前正在逐步应用于智能手机、智能手表、智能家居等消费电子领域。
随着物联网和人工智能的快速发展,对于高精度传感器的需求将进一步增加,这将为石英挠性加速度计行业提供更多的发展机遇。
4. 市场竞争日趋激烈:随着市场需求的增加,石英挠性加速度计行业的竞争也日趋激烈。
国内外的石英挠性加速度计厂家纷纷加大研发和生产投入,力求提供更具竞争力的产品。
同时,一些传统的加速度计厂家也开始涉足石英挠性加速度计领域,增加了市场竞争的压力。
在这种竞争中,技术创新、产品品质和服务质量成为厂商间争夺市场份额的关键。
综上所述,石英挠性加速度计行业目前正在迎来一个发展的黄金时期。
市场规模持续扩大,技术水平不断提升,应用领域日趋多元化。
然而,市场竞争日趋激烈,厂商需不断提升技术和服务水平,以满足市场需求。
在未来,随着科技的不断进步和市场需求的不断增加,石英挠性加速度计行业有望继续保持良好的发展态势。
石英挠性加速度表数字化设计技术
石英挠性加速度表数字化设计技术
石英挠性加速度表数字化设计技术是一项重要的科学技术,它有着广泛的应用前景。
石英挠性加速度表数字化设计技术的基本原理是:通过利用石英挠性加速度表的微动变形把加速度测量结果数字化,来表征物体的运动方向。
因为石英挠性加速度表的特殊力学性能,例如灵敏度、耐震性、耐温度变化等,使得在精度要求较高的数字化加速度测量方面得到非常广泛的应用。
首先,将探头与测量容器相连,然后在探头上记录测量加速度信号;接着,将探头的信号经过模拟处理,将其转换为数字信号;最后,通过计算机的连续加速度信号采集来实现对加速度测量的显示和控制。
石英挠性加速度表数字化设计技术有着广泛的应用,可以应用于地面和水上加速度测量,也可以应用于飞行器和船舶/潜艇加速度测量,甚至地震测量。
而且石英挠性加速度表适用于多领域,包括航空航天、船舶航行和航空/连续控制等。
从而可以从根本上改善航空器的安全性、性能,并降低飞行风险。
由此可见,石英挠性加速度表数字化设计技术十分重要,引领着我们的未来发展趋势。
一种高精度石英挠性加速度计自动测试系统设计
一种高精度石英挠性加速度计自动测试系统设计
于浩;傅凯渤;刘英男
【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》
【年(卷),期】2017(000)001
【摘要】石英挠性加速度计(简称石英加表)作为惯性平台的核心器件,其精度、可靠性是国内外研究的重点.该文研发了一套加速度计自动测试系统,采用强制均温和半导体制冷片调温的温控仪实现了采样电阻的精确温控,可针对不同采样电阻对测试精度的影响,应用采样电阻补偿算法,有效提高了温度稳定性和采样测量精度.经试验验证,采样电阻最小误差为百万分之4.3,可控采样电阻温度变化小于0.02℃,输出最大温度漂移为0.01 V,满足实际工程需求.
【总页数】5页(P86-90)
【作者】于浩;傅凯渤;刘英男
【作者单位】北京航天控制仪器研究所,北京 100094;北京航天控制仪器研究所,北京 100094;北京航天控制仪器研究所,北京 100094
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
【相关文献】
1.铍材在高精度石英挠性加速度计上的应用 [J], 王晓东;宋雪杰;章培成;常江
2.基于Wiener过程的高精度石英挠性加速度计贮存可靠性评估 [J], 潘广泽;罗琴;李小兵;王远航;黄创绵
3.高稳高精度晶体振荡器自动测试系统设计 [J], 陈广聪
4.一种高精度数字温补晶振自动测试系统设计 [J], 任勇森
5.高精度石英挠性加速度计的温度场分析 [J], 刘润;李海兵;王姝歆
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一种新型石英挠性加速度计
一种新型石英挠性加速度计
王武立
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】1996(002)007
【摘要】石英挠性伺服加速度计是具有国际先进水平的新型高级传感器.它精度高、长期稳定性好、体积小巧,是对加速度、速度、距离、摇摆、振动、倾斜等物理量
敏感、测量、控制方面的换代产品.谁先掌握了它,谁就将在这个领域内领先一步.【总页数】3页(P47-48,43)
【作者】王武立
【作者单位】北京科园技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH824.4
【相关文献】
1.一种新型公路自动衡(探讨)(一种新型公路称重系统)——整车式计重称量系统 [J], 王建军;孙振海;许倩钰;杨发武;张晓松
2.一种高精度石英挠性加速度计自动测试系统设计 [J], 于浩;傅凯渤;刘英男
3.一种新型多功能彩色超声诊断仪图文管理系统的研制*一种新型多功能彩色超声
诊断仪图文管理系统的研制 [J], 陈荣;徐泽林;张慧连;陈明
4.一种石英挠性加速度计线性度测试仪设计 [J], 饶伎云;李国林;姜景伟
5.一种石英挠性加速度计伺服电路设计 [J], 余辉;杨侃;刘鹏;
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石英压力传感器
石英传感器原理凡是把非电量转换为电量的装置均称为传感器,它是实现信息检测、转换、控制和传输的元器件。
石英晶体传感器按用途、结构、形状等大体可分为机械传感器、通用传感器、化学传感器以及应用于DNA检测的生物传感器,而石英压力温度传感器是一种典型的机械通用型传感器。
传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路等组成。
石英传感器的敏感元件是石英晶体,石英晶体的主要成份是二氧化硅,其密度为2.65×103kg/m3,莫氏硬度为7,熔点高达1750℃,难溶于水,长期稳定性能好,石英晶体具有较高的机电耦合系数,线性范围宽,重复精度高,滞后小,无热释电效应,动态特性优良,振动频率稳定,是其它材料难以代替的。
根据石英晶体的压电效应、压电逆效应及对某些物理量和化学量的变化会引起其频率和Q值(或等效电阻)发生变化的原理而制成的石英传感器,具有精度高、灵敏度好、测量范围宽、反应迅速、数字输出等独特的优势。
由于晶体是频率控制元件,本身就能达到数字化(以频率的方式输出),当绝对频偏与被测含量呈线性关系时,其数字处理既简单又方便,且输出数字量稳定可靠,易与计算机接口,有利于二次仪表的数字化。
数字量与模拟量相比,具有抗干扰性强,适宜于远距离传输,消除了模拟数字转换这一复杂环节及其造成的误差。
由于石英晶体还具有短稳频率与长稳频率的优良特点,传感器的分辨率可提高几个数量级,减少了传感器的校准次数。
石英晶体机械传感器石英晶体机械传感器主要用于测量位移、速度、力、弹性、重量等,较有代表性的传感器包括石英晶体测力计、石英晶体压力计、石英晶体加速度计、石英谐振式重力仪、石英差频重力仪等。
1石英晶体测力计根据压电效应原理制造的石英晶体测力计,与接触表面的面积大小无关,当石英晶体受到力的作用时会产生机械形变,在其表面形成束缚电荷,电荷量的大小与作用力成正比,故测出其表面电荷量就可显示出作用力。
大部分石英晶体测力计均采用压电系数较大的X切型或AT切型的晶体,X切型晶体的压电方程为: qX=d11FX(1)式中,d11为压电常数,FX为沿晶体X方向施加的压力,qX为垂直于X 轴平面上的电荷。
2024年加速度计市场前景分析
2024年加速度计市场前景分析引言加速度计作为一种测量物体加速度的重要工具,被广泛应用于各个领域。
本文将对加速度计市场进行前景分析,探讨其发展趋势和应用领域。
加速度计市场概述加速度计市场在过去几年取得了快速增长,主要受益于技术的不断进步和应用领域的扩展。
加速度计的工作原理是通过测量物体在三个轴向上的加速度来确定物体的运动状态。
在汽车、航空航天、医疗设备、通信设备等领域,加速度计广泛应用于姿态控制、震动监测、运动追踪等方面。
加速度计市场动态技术革新推动市场增长随着传感器技术和微电子领域的快速发展,加速度计产品的性能不断提升,体积不断缩小,功耗不断降低,价格逐渐下降。
这些技术进步推动了加速度计市场的快速增长,并为其在更多领域中的应用提供了可能性。
汽车行业的增长驱动汽车行业是加速度计市场的重要驱动力之一。
加速度计被广泛应用于车辆动态控制、碰撞检测、平衡控制等方面。
随着自动驾驶技术的发展和智能汽车市场的崛起,对加速度计的需求将进一步增加,为市场提供更多的机会。
医疗设备领域的拓展医疗设备领域对加速度计的需求也在不断增加。
加速度计被用于运动捕捉、姿态控制、跌倒检测等应用中,为医疗设备的功能提升提供了技术支持。
随着人口老龄化和医疗技术的不断进步,医疗设备市场对加速度计的需求将持续增长。
加速度计市场前景市场规模持续扩大据市场研究机构的数据显示,加速度计市场在未来几年有望保持稳定增长。
预计到2025年,全球加速度计市场规模将超过100亿美元。
汽车行业、医疗设备行业和消费电子行业是市场的主要增长驱动力。
新兴应用领域的崛起随着物联网、人工智能、虚拟现实等新兴技术的快速发展,加速度计在新的应用领域中有巨大的潜力。
例如,在智能家居、智能手环、虚拟现实眼镜等产品中,加速度计被广泛应用。
这些新兴应用领域将为加速度计市场带来更多商机。
技术创新助力竞争优势在激烈的市场竞争中,加速度计供应商需要不断创新以保持竞争优势。
技术创新包括产品性能的提升、体积的缩小、功耗的降低等方面。
2024年石英挠性加速度计市场前景分析
2024年石英挠性加速度计市场前景分析概述石英挠性加速度计是一种测量物体加速度的传感器。
它采用石英晶体作为其核心元件,具有高精度、高灵敏度和快速响应的特点。
石英挠性加速度计在工业自动化、航空航天、能源勘探等领域具有广泛的应用前景。
市场需求1.工业自动化:随着工业自动化程度的提高,对传感器的需求也逐渐增加。
石英挠性加速度计具有高精度和快速响应的特点,能够满足工业自动化领域对精确控制的需求。
2.航空航天:航空航天领域对传感器的要求非常严苛,需要具备高精度、稳定性和耐高温等特点。
石英挠性加速度计凭借其卓越的性能,在航空航天领域有广阔的市场前景。
3.能源勘探:在能源勘探领域,石英挠性加速度计被广泛应用于地震勘探和振动监测等领域。
其高灵敏度和快速响应的特点,使其成为这些领域中不可或缺的工具。
市场规模根据市场研究公司的数据显示,石英挠性加速度计市场规模正在以每年10%的速度增长。
预计到2025年,全球石英挠性加速度计市场规模将超过10亿美元。
市场竞争石英挠性加速度计市场竞争激烈,主要有以下几个品牌占据主要市场份额: - Honeywell International Inc. - Kistler Group - Meggitt Sensing Systems - PCB Piezotronics, Inc. - Analog Devices, Inc.这些公司凭借其技术研发实力和产品质量,在市场上取得了良好的口碑和用户认可。
发展趋势1.小型化:随着电子技术的进步,石英挠性加速度计逐渐实现了小型化和便携化。
小型化的石英挠性加速度计更易于安装和维护,适用于空间有限或需要移动安装的场景。
2.网络化:随着物联网的发展,石英挠性加速度计也逐渐实现了网络化。
通过与其他设备和传感器相连,能够实现数据的实时监测和远程控制,更加便捷和高效。
3.多功能化:为了满足不同领域的需求,石英挠性加速度计也逐渐实现了多功能化。
除了测量加速度,还可以实现温度、压力等参数的测量,以满足不同应用场景的需求。
2023年石英挠性加速度计行业市场规模分析
2023年石英挠性加速度计行业市场规模分析石英挠性加速度计(QFB)是一种高精度、高可靠性、高稳定性、低噪声且长寿命的加速度计。
它主要适用于精密测试、制造和自动控制系统中的加速度测量。
目前,石英挠性加速度计已经成为了惯性导航、精密测量和控制技术领域的重要组成部分。
市场规模分析石英挠性加速度计市场随着国防、航空航天和汽车制造的不断发展而蓬勃发展。
根据MarketsandMarkets发布的《石英挠性加速度计市场》报告,全球石英挠性加速度计市场规模预计将在2025年达到12.87亿美元。
市场分析全球石英挠性加速度计市场分为航空航天、国防、汽车和工业等几个子市场。
航空航天市场对石英挠性加速计的需求最大,预计占市场份额的40.6%。
这主要得益于航空航天行业对高精度和高可靠性的测量和控制的严格要求。
国防市场加速度计市场份额预计为24.4%。
这可以归因于国防事业对精密测量、精密制造和自动控制的需求。
汽车市场在石英挠性加速度计市场中占据了25.5%的市场份额,这主要得益于新能源、自动驾驶等技术的发展,汽车制造商对这些技术的需求也愈发强烈。
工业市场占据了9.4%的市场份额,这主要是因为工业领域需要对大型机器和设备进行检测和控制。
地域分析目前,石英挠性加速度计市场主要集中在北美地区。
由于航空航天和国防行业在北美地区的快速发展,该地区被认为是石英挠性加速度计市场的主要发展地区。
此外,欧洲和亚太地区也是石英挠性加速度计市场的重要地区。
由于汽车行业的快速发展和新能源汽车的普及,亚太地区的市场潜力非常大。
市场发展趋势随着人工智能、物联网、5G等新技术的发展,石英挠性加速度计市场的前景非常乐观。
这些新技术的发展将进一步推动石英挠性加速度计的市场需求,为市场带来更广阔的发展空间。
此外,随着电动汽车、自动驾驶等新技术在汽车制造业中的推广和发展,石英挠性加速度计市场的增长也将得到支持。
高精度智能石英挠性加速度计温控仪的研制
高精度智能石英挠性加速度计温控仪的研制
石英挠性加速度计是一种重要的测量仪器,广泛应用于工业生产、科学研究和军事领域。
然而,由于其受温度影响较大,常常需要进行温度补偿,以提高测量精度。
为此,我们开展了高精度智能石英挠性加速度计温控仪的研制工作。
首先,我们针对石英挠性加速度计的特点和工作原理进行了深入的研究。
石英挠性加速度计利用石英晶体的挠性变形来测量加速度,其输出信号与温度密切相关。
通过分析加速度计在不同温度下的输出特性,我们确定了温度补偿的必要性。
接下来,我们设计了一种基于温控仪的温度补偿方法。
该温控仪采用了先进的温度传感器和控制算法,能够精确测量环境温度并控制加速度计的温度。
通过实时监测和调节加速度计的温度,我们能够减小温度对其输出信号的影响,提高测量精度。
在实验中,我们对研制的高精度智能石英挠性加速度计温控仪进行了验证。
首先,我们将加速度计置于不同温度环境下,测量其输出信号并与实际加速度进行比较。
结果表明,经过温度补偿后,加速度计的测量误差显著减小。
其次,我们进行了长时间稳定性测试,结果显示温控仪能够保持稳定的温度控制,确保加速度计的可靠性和精度。
综上所述,我们成功研制了一种高精度智能石英挠性加速度计温控仪。
该仪器通过温度补偿技术,能够减小温度对加速度计的影响,提高测量精度。
我们相信,这项研究成果将对石英挠性加速度计的应用和发展具有重要意义,为相关领域的科学研究和工程实践提供有力支持。
基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用
56SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY2021年第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀空间电子技术基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用①李增科1,李云鹏1∗,雷军刚1,席东学1,杨金禄2,孙永进2,陈金强3(1.兰州空间技术物理研究所空间载荷工程中心,兰州㊀730000;2.中国空间技术研究院载人总体部,北京㊀100094;3.中科院空间工程与应用中心,北京㊀100094)㊀㊀摘㊀要:空间站微重力环境为基础实验研究和新技术开发提供良好的试验平台㊂对空间站中微重力水平准确测量及分析和评估,测量有效性作为科学依据显得尤为重要㊂文章主要从微重力测量原理及结构组成㊁软硬件设计㊁在轨数据验证得出结论:采用模拟与数字滤波相结合提高了精度,实现100MbPS通信速率实时在线传输能力,将原有传输速度由0.3Mb/s提高到目前100Mb/s实时数据传输,大幅度解决了采集系统采样速度快,对外部接口数据传输慢的技术难题,且同时对软件进行优化设计,增加处理器余裕量比常规软件运行占用量提高20%,满足航天产品的高可靠性特点㊂且精确高㊁动态响应快的微重力测量设备㊂既提升拓展了我国航天领域中空间微重力测量能力和应用㊂又为未来深空探测能力进一步提高提供有力的支撑㊂关键词:空间站;微重力水平;石英挠性加速度计;微重力测量仪中图分类号:V19㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1674-7135(2021)01-0065-06D O I:10.3969/j.issn.1674-7135.2021.01.012Application of Microgravity Measuring Instrument Based onQuartz Flexible Accelerometer in Space StationLI Zengke1,LI Yunpeng1∗,LEI Jungang1,XI Dongxue1,YANG Jinlu2,SUN Yongjin2,CHEN Jinqiang3(1.In The space load engineeting of Lanzhou institude of Space Technical Physics,Lanzhou㊀730000,China;2.China space Technology Innstitute of Human Research Beijing㊀100094,China;3.Industrial space Applications and Applications,Zhongkedu Zhongkedu,Beijing㊀100094,China)Abstract:The microgravity environment of the space station provides a good experimental platform for basic experimen-tal research and new technology development.For the accurate measurement,analysis and evaluation of the microgravity lev-el in the space station,the validity of measurement as a scientific basis is particularly important.From the principle and structure of microgravity measurement,the design of software and hardware,and the verification of on orbit data,it is conclu-ded that the combination of analog and digital filtering can improve the accuracy,The original transmission speed is increased from0.3mb/s to the current100MB/s real-time data transmission,which greatly solves the technical problems of fast sam-pling speed of the acquisition system and slow data transmission of the external interface.At the same time,the software is①收稿日期:2020-05-11;修回日期:2020-12-08㊂作者简介:李增科(1974 ),工程师,硕士,研究方向为空间微弱信号测量技术㊁微重力测量技术的测量与研究㊂E-mail:lizengke2015@通讯作者∗:李云鹏(1983 ),工程师,硕士,研究方向为航天器惯导技术测量的研究与应用技术㊂E-mail:186****7919@optimized to increase the processor margin,which is20%higher than that of the conventional software,meeting the high reli-ability characteristics of aerospace products.Microgravity measuring equipment with high accuracy and fast dynamic re-sponse.It not only improves the ability and application of space microgravity measurement in China's aerospace field.It also provides strong support for further improvement of deep space exploration capability in the future.Key words:Space station;Microgravity level;Quartz flexible accelerometer;Microgravity measuring instrument0㊀引言空间站微重力环境作为探索空间领域宝贵资源,对生物技术㊁材料科学㊁基础物理研究等空间科学实验提供重要的测试平台㊂对于微重力加速计评估和测量是试验环境方面的参考依据[1]㊂空间微重力测量仪作为空间站试验舱内微重力水平和测量设备主要由在轨测量控制设备与地面数据处理软件两部分构成㊂测量控制设备主要功能实现石英挠性加速度计传感器检测与电流-电压信号转化㊁滤波,三坐标信号的数据同步采集㊁处理和通讯功能;地面数据处理软件完成对数据的解析㊁依据标定参数对数据进行处理,分析满足测量要求下所表征的实际加速度度值的物理含义㊂1㊀原理及测量仪组成结构石英挠性加速度计是基于摆式加速度计理论的基础上研制的新型加速度计㊂应用在惯性导航和惯性制导系统等领域主要选择类型㊂其具有灵敏度高,动态响应快宽频,噪声低等特点,对于静态或动态加速度测量方面适用性显著㊂微重力测量仪通过加速度计输出电流检测该空间所处的微重力加速度[2]㊂石英挠性加速度计原理图见图1,空间实验室微重力测量仪系统构成见图2㊂微重力测量仪主要由检测与滤波电路㊁多通道同步模数变换电路㊁总线接口及控制㊂主控信号/通讯处理器㊁FPGA电路及外部总线接口电路构成见图2所示㊂且图中虚框简称数据传输单元㊂图1㊀石英挠性加速度计原理图Fig.1㊀Quartz Flexible Accelerometer Schematic1 2 3 4()DSP1394()DSPSPIFPGA图2㊀空间实验室微重力测量仪系统构成图Fig.2㊀A Diagram of The System Composition of The Microgravity Meter In The Space Laboratory66空间电子技术2021年第1期㊀㊀测量原理:通过传感器获得四路/三坐标加速度电流信号[3],通过检测与滤波处理㊁模数转化后再经过主控信号处理后,内部数据通过两DSP 之间的SPI 通讯协议进行数据交换,FPGA 的指令控制经接口电路与外部总线进行通讯㊂2㊀测量仪系统系统设计2.1㊀检测调理电路设计加速度输出信号,通过以OP07运算放大器为核心器件构成检测调理电路设计,完成I -V 电路转换㊂前端输入限流㊁差分限幅保护㊁输出电压与反馈电阻的匹配性设计等[4]㊂3所示㊂R FV inV SSC 1OP07A1VoutAGNDC 2V DDAGNDR pD 1D 2图3㊀信号检测与调理电路Fig.3㊀Signal Detection and Conditioning Circuit在实际电路设计中根据电压输出的要求可选择不同的反馈电阻R F 值㊂2.2㊀滤波器设计模拟滤波器满足设计所需的幅频特性同时,避免信号受到外界干扰的影响因素,增加抗混叠设计;同时从工程应用考虑,对整机测量动态范围㊁被滤除高频信号幅度大小和加速度计对高频信号衰减等因素综合㊂满足动态范围大于72dB 要求可达到实际需求㊂模拟滤波器采用3阶巴特沃兹低通滤波器,截止频率约为500Hz,原理及参数设置如图4所示,其频谱响应如图5所示㊂C 2OP07VoutV SSA1R 3R 2R 1C 1C 3V DDAGND AGND图4㊀三阶Butterworth 低通滤波器电路原理图Fig.4㊀Third-order Butterworth low-pass filtercircuit schematic20l o g V o u t V i n d B(/)/Frequence(Hz)图5㊀三阶Butterworth 低通滤波器幅频特性Fig.5㊀Third-Order Butterworth Low-Pass FilterAmplitude Characteristics经实验验证可得:模拟滤波器通带内衰减幅度为18dB /oct,过采样速率设定为2kHz (4倍过采样),则镜频频率为1kHz,对应300Hz 处镜频频率为1.7kHz 处衰减幅度为-32dB,因此3阶低通滤波器噪声为-32dB㊂2.3㊀电平转换及模数转换时序电路由于模数转换器AD976数字接口电平为5V,而DSP SMJ320VC33接口电平为3.3V,因此需要在AD976和SMJ320VC33之间加电平转换器件㊂在实际应用中采用UT54ACS164245器件完成电平转换功能㊂且与DSP 连接之间某些引脚增加接口电路,其目的是提高电路适应性,增加系统应用的可靠性和安全性㊂空间实验室微重力测量仪实现4路微重力信号的同步采集㊂采用AD976完成模数转换和同步采集功能㊂AD976转换时序㊁逻辑图6如所示㊂CS BUSYMODE DATA BUSR/C ACQUIRECONVERTACQUIREDA T AV ALIDt 12t 12t 1t 3t 4t 6t 12t 12t 1t 7HI-Zt 14t 4HI-Z图6㊀AD976控制转换时序图Fig.6㊀AD976Control Conversion Timing Chart控制转换时序过程:采用CS 信号来控制转换过程和读A /D 转换数据㊂AD976的读/转换信号R /C拟直接由DSP 的定时器输出信号XF0给出,CS 由地址译码电路给出㊂根据图8可以看出,762021年第1期李增科,等:基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用在此种模式中R /C信号的下降沿必须比CS脉冲至少提前10ns 送到模数转换器的输人引脚,一旦这两个负脉冲到来,并延迟t3后,BUSY信号将变为低电平直到转换完成,同时将在最多8us (100kSPS 时)后将BUSY信号返回高电平,此时转换结果在D0~D15上的数据有效,可以读入DSP㊂BUSY信号通过电平转换器件连接至DSP 的IO 脚TCLK1(程序初始化时将其配置成为输入脚),当AD976启动转换之后DSP 需要对TCLK1脚进行查询,如果BUSY信号变为高电平,则表明AD976转换结束,DSP 可以AD976进行读操作㊂2.4㊀通讯总线空间微重力测量仪设备通讯有两种方式:内部双DSP 与FPGA 之间采用SPI 通信,完成数据的之间传输㊁执行双向任务功能等;另一种采用1394总线协议通讯方式与外接口联系㊂微重力测量仪的数字信号处理器模块与数据传输单元间采用4线制SPI 协议进行通讯,考虑到及时接收1394总线指令的需要,数据传输单元设置为主节点,数字信号处理器模块设置为从节点㊂数字信号处理器模块选用的SMJ320VC33型DSP 具有1个全双工串行口,因SPI 通讯接口采用DSP 串口直接实现,无需设计专门的接口电路㊂为了提高数据传输的可靠性,数字信号处理器模块与数据传输单元间的信号传输采用RS422电平,采用总线驱动器和总线接收器实现内部通讯㊂数据传输单元主要功能是422电平信号与外界1394总线之间转换的通讯电路板㊂数据传输单元组成结构见图7所示㊂单元组成主要包括SRAM 电路㊁复位电路㊁FPGA 电路㊁逻辑接口电路和1394总线接口电路等(见图1所示)㊂FPGA 芯片主要完成数据封装㊁转发及部分控制功能,DSP 芯片SMJ320F2812负责数据传输单元的运控管理和1394链路管理㊂FPGA 主要负责接口时序调整,将外部总线接口时序调整为符合DSP 外部接口的时序㊂DSP 通过FPGA 提供的接口对1394芯片进行寄存器配置和数据收发[5,6]㊂1RS4223RS42226LV3126LV32GPIOEMIF1394SMJ320F2812MAX706MJAAPA600EMIF13941394 1394图7㊀数据传输单元组成结构Fig.7㊀Data Transfer Unit Composition Structure2.5㊀软件设计思路该系统测量仪软件主要由主数据采集和处理(总线信号处理器)㊁测量仪数据传输单元主控软件和数据传输接口处理逻辑软件(FPGA)㊂分别用于数据采集㊁通讯控制以及1394通讯模块逻辑接口电路和SPI 通讯接口电路的实现㊂完成主要功能包括如下:1)数据采集软件:初始化功能㊁数据采集功能㊁数字滤波功能㊁统计㊁校时和模式切换㊁数据输出功能等;2)数据传输单元主控软件:数据传输单元接口处理逻辑与平台系统㊁数据传输单元接口处理逻辑与微重力测量仪的数据通信进行控制和管理,实现对平台指令的处理㊁时间码的管理以及SPI 指令的处理等;3)数据传输接口处理逻辑软件(FPGA):建立子系统与平台系统之间的桥梁,平台系统外部通信接口㊁SPI 内部通讯接口以及与数据传输单元主控86空间电子技术2021年第1期软件配置项的XINTF 接口,1394链路芯片接口时序转换[7-9]㊂软件系统构成如图8所示㊂4)为实现软件的实际利用率,对软件架构进行优化的同时,在算法上通过不同专用软件进行分析比对,避免循环体内函数的多次跳转㊁预分配内存和指令优化等同时通过仿真软件与自行研制开发地检软件进行静态或动态运行状态进行监测分析,通过多轮用例测试及计算,将处理器余裕量比常规设计和测试提高到20%以上㊂提高了软件运行环境的可靠性㊂(SMJ320F2812-DSP)I F /W03/ 1394I F /W05S R A MI F /W01I F /W04I F /W04(-)AP600FPGA I F /W06SPI 、X1X2 YZ-SMJVC33DSP FREEDOGFREEDOG图8㊀微重力测量软件系统构成图Fig.8㊀Microgravity Measurement Software System Composition3㊀测量数据及分析结果空间实验室(空间站)中自发射后运行在距地面约300Km 近地轨道㊂在距载人飞船与其对接前对其微重力环境进行测量(时间为2016年10月15日)且正开液桥展热毛细对流实验阶段㊂(1)地面测试情况空间实验室(空间站)地面稳定工况下微重力水平见表1所示㊂表1㊀空间实验室(空间站)地面稳定工况下微重力水平轴向最大值(mg)最小值(mg)平均值(mg)标准差(mg)X1 5.949-5.993-0.039 1.193X2 5.474-5.7790.006 1.180Y 17.63617.63617.6360Z 17.089 1.9959.390 1.796图9为地面测试期间测量数据结果图形㊂左图(a)为大量程时数据测量结果,右图(b)为小量程数据测量结果㊂(a)大量程数据测量结果㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)小量程数据测量结果㊀图9㊀微重力测量地面测量数据曲线图Fig.9㊀Microgravity Measurement Stoometric Data Graph962021年第1期李增科,等:基于石英挠性加速度计微重力测量仪在空间站的应用㊀㊀(2)在轨测试数据及分析结果图10为在轨测试期间测量数据结果图形㊂左图(a)为大量程数据测量结果,右图(b)为小量程数据测量结果㊂对某飞船与空间站对接前相对稳定工况下微重力数据进行解算,得到各轴微重力测量值,如表2所示:在轨数据测量曲线图见图10所示㊂分析结果表明:X1通道地面测量与在轨测量数据比较:平均值偏差绝对值:0.034mg0,X2通道地面测量与在轨测量数据比较均值偏差绝对值:0.11mg0;不确定性均不超过0.2;标差值相对误差0.027mg0数量级㊂除Y轴在地面处于饱和状态外,其余三轴的标准差结果一致性良好㊂该数据测量来源于2016年10月15日在轨测量数据㊂表2㊀空间实验室(空间站)在轨稳定工况下微重力水平轴向最大值(mg)最小值(mg)平均值(mg)标准差(mg) X1 5.746-5.2200.073 1.166 X2 5.312-5.345-0.116 1.160 Y 5.730-6.0580.153 1.189 Z8.011-7.173-0.016 1.693(a)大量程数据测量结果0㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)小量程数据测量结果图10㊀微重力测量在轨数据测量曲线图Fig.10㊀Microgravity Measurement in-orbit Data Measurement Graph4㊀结论对于微重力测量仪设备以石英挠性加速度计为传感器测量微弱信号测量系统㊂成功实现了工程应用价值和科学数据分析和评估的研究意义㊂工程参数反映了测量的技术水平㊂对于小量程(-10~+10)mg0范围时,分辨率ɤ5.4ug0测量水平;大量程(-150~+150)mg0范围时,分辨率ɤ75ug0,且频率带宽在0.09~300Hz带宽内可精确微重力水平检测㊂不确定性小于0.2,外部接口通信传输速率可达100Mbps㊂将原有传输速度由0.3Mb/s提高到目前100Mb/s实时数据传输,大幅度解决了采集系统采样速度快,对外部接口数据传输慢的技术难题,且同时对软件进行优化设计,增加处理器余裕量比常规软件运行占用量提高20%,满足航天产品的高可靠性特点㊂且具有测量精确高㊂动态响应快,数据处理能力强测量ug0级精密测量仪器设备㊂对微小信号测量系统领域中提供了借鉴意义㊂对其他测量技术的研发提供了新思路㊂既提升拓展了我国航天领域中空间微重力测量能力和应用㊂又为未来深空探测能力进一步提高提供有力的支撑㊂参考文献:[1]㊀杨彪,胡添元.空间站微重力环境研究与分析[J].载人航天,2014,20(2):7-10.[2]㊀高青松,赵伟,璟春研,李云鹏,基于石英挠性加速度计的卫星微振动测量控制单元的设计[J].仪表技术与传感器2015,7(2)25-31.[3]㊀薛大同,雷军刚,程玉峰,等. 神舟 号飞船的微重力测量[J].物理,2004,33(5):351-358.[4]㊀雷军刚,赵伟,程玉峰.一次卫星微振动情况的地面测量试验[J].真空与低温,2008,14(2):95-98. [5]㊀邢翠芳,赵广利,吕海燕.SPI串行总线结构及其实现[J].化与仪器表.2008,33:62-66.[6]㊀张大朴,王晓,张大力,等.IEEEl394协议及接13设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004. [7]㊀SAE AS56431/2IEEE-1394b interface requirements formilitary and aerospace vehicle applications[S].SAE Inte-mational,2016.[8]㊀周庆瑞.IEEE-1394链路层控制芯片IP核的开发及IEEE-1394总线可靠性的研究[D].北京:中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心),2008. [9]㊀杨秀增,蒋志年.基于FPGA的高精度全数字锁相环IP核设计[J].计算机测量与控制,2010,18(9):2127-212.07空间电子技术2021年第1期。
INNALABS石英加速度计和MEMS陀螺仪
技术参数
参数 输入量程 偏置 年稳定性 温度灵敏性 比例因子 年稳定性 温度灵敏性 轴偏差 年稳定性 非线性 工作温度 振动 冲击 分辨率 带宽 电流/供电 功耗@±15V 输入电压 偏温模型 SF 温度模型 尺寸 重量 壳体材料
随着技术和经济规模的最新提高,我们可以设定 较低的价格,在与其他模拟量加速度计厂家相比时。 另一个实际的优势是,INNALABS 的采购流程很简便。 这些因素使得 INN-203 成为导航和控制市场上加速度 计品牌的 No.1。
特征 •导航性能–<600μg 偏置稳定性 •高输入范围–可达 50g •温度变化下的高稳定性 •模拟输出 •紧凑的设计
参数
输入量程
偏置
年稳定性
温度灵敏性
比例因子
年稳定性
温度灵敏性
轴偏差
年稳定性
非线性
工作温度
振动
冲击
分辨率
带宽
电流/供电
功耗@±15V
输入电压
偏温模型
SF 温度模型
尺寸
重量
ห้องสมุดไป่ตู้
壳体材料
连接器 PIN 描述
PIN
信号
1 信号输出
2 电流转矩
3 -15V±10%
4 +15V±10%
5 NC
单位 g mg µg
µg/degC mA/g ppm
特征 •军工性能 1500μg 偏置稳定性 •温度稳定性 •模拟输出 •紧凑的设计
2024年石英挠性加速度计市场分析报告
2024年石英挠性加速度计市场分析报告1. 引言本报告旨在对石英挠性加速度计市场进行深入分析,包括市场概况、竞争格局、市场前景等方面进行讨论和总结。
2. 市场概况石英挠性加速度计是一种重要的测量设备,在工业、航空航天、地震勘探等领域得到了广泛应用。
它基于石英原理,通过测量物体受力引起的振动,实现对加速度的测量和分析。
目前市场上主要有几家石英挠性加速度计制造商,如A公司、B公司和C公司。
2.1 市场规模根据市场调研数据显示,石英挠性加速度计市场在过去几年有稳定的增长趋势。
预计在未来几年内,市场规模将进一步扩大。
这是由于石英挠性加速度计在汽车制造、工业控制和航空工程等领域中的广泛应用。
2.2 市场需求石英挠性加速度计市场的需求主要来自于以下几个方面:•汽车制造业:石英挠性加速度计在汽车制造中被广泛应用,用于车辆安全系统和运动控制系统等。
•工业控制:工业过程中的振动分析对于生产效率和质量控制非常重要,石英挠性加速度计可以提供精准的振动数据。
•航天航空:石英挠性加速度计在航空航天工程中被用于姿态控制、导航和飞行安全等关键领域。
3. 竞争格局当前石英挠性加速度计市场竞争激烈,主要竞争企业包括A公司、B公司和C公司。
这些公司在技术研发、产品质量和市场拓展方面都具备一定的优势。
3.1 A公司A公司是石英挠性加速度计市场的领先企业之一。
该公司拥有先进的生产设备和技术团队,并且在市场上拥有良好的口碑。
A公司的产品质量和性能很好,广泛应用于各个领域。
3.2 B公司B公司是石英挠性加速度计市场的新兴企业,在技术研发和产品创新方面具有一定优势。
虽然市场份额相对较小,但随着产品性能的提升和市场推广力度的增加,B 公司有望迅速扩大市场份额。
3.3 C公司C公司是一家专注于航空航天领域的石英挠性加速度计制造商,产品在航空航天领域具有较高的市场份额。
该公司依托于航空航天工程的需求,实现了技术和市场上的双赢。
4. 市场前景石英挠性加速度计市场的前景非常乐观。
2024年石英挠性加速度计市场调查报告
石英挠性加速度计市场调查报告1. 引言本报告旨在对石英挠性加速度计市场进行全面调查,并提供市场的现状、发展趋势以及竞争环境的分析。
通过此调查报告,制定具有竞争优势的市场战略,提高产品在市场中的竞争力。
2. 市场概述2.1 定义石英挠性加速度计是一种基于震动原理测量物体加速度的精密仪器。
它通过检测物体运动时引起的挠度变化来计算加速度。
石英挠性加速度计具有高精度、高灵敏度和快速响应等特点,广泛应用于航空航天、汽车、工业控制等领域。
2.2 市场规模根据市场调研数据显示,石英挠性加速度计市场在过去几年呈现出快速增长的趋势。
预计在未来几年,市场规模将进一步扩大。
据统计,2019年全球石英挠性加速度计市场规模约为XX亿美元,并预计到2025年将达到XX亿美元。
2.3 市场驱动因素石英挠性加速度计市场的增长主要受以下因素驱动:•航空航天行业的增长:随着航空航天行业的快速发展,对精密测量设备的需求不断增加,石英挠性加速度计作为关键仪器之一,市场需求持续增长。
•汽车工业的推动:汽车工业对安全性能的要求越来越高,石英挠性加速度计能够提供精确的加速度测量,应用于车辆的安全控制系统中,市场需求稳定增长。
•工业控制应用的扩大:工业领域对振动测量的需求增加,石英挠性加速度计能够提供高精度的振动测量,广泛应用于工业控制领域,推动了市场的增长。
3. 市场分析3.1 主要参与者目前,石英挠性加速度计市场存在多家主要参与者,包括但不限于:•公司A•公司B•公司C3.2 竞争优势在竞争激烈的市场环境中,公司需具备一定的竞争优势,才能在市场中立于不败之地。
以下是一些可能的竞争优势:•技术领先:不断进行研发与创新,拥有先进的技术和专利,提供更高精度和更稳定的产品。
•品牌知名度:通过品牌宣传和市场推广,建立起良好的品牌声誉和知名度。
•成本优势:在生产和供应链管理方面具有成本优势,能够提供具有竞争力的价格。
•售后服务:提供及时、周到的售后服务,增加客户的满意度和忠诚度。
中国赛迪石英挠性加速度传感器发展报告
中国赛迪石英挠性加速度传感器发展报告
1. 引言
中国赛迪公司是一家专注于石英挠性加速度传感器研发和生产的企业。
本报告旨在分析中国赛迪石英挠性加速度传感器的发展情况,总结其在市场上的竞争优势,并展望未来的发展趋势。
2. 市场概述
石英挠性加速度传感器是一种重要的传感器技术,广泛应用于航空航天、汽车、医疗设备等领域。
中国市场对石英挠性加速度传感器的需求不断增长,主要受益于汽车产业的快速发展和科技创新的推动。
3. 中国赛迪的竞争优势
中国赛迪作为石英挠性加速度传感器领域的领先企业,具备以下竞争优势:
- 技术实力:中国赛迪拥有一支专业的研发团队,不断进行技术创新和产品改进,提高传感器的性能和稳定性。
- 生产能力:中国赛迪拥有先进的生产设备和完善的生产工艺,能够满足大规模生产需求,并确保产品质量。
- 成本优势:中国赛迪在原材料采购和生产成本控制方面具有一定的优势,能够提供具有竞争力的产品价格。
4. 市场前景和发展趋势
中国赛迪石英挠性加速度传感器在市场上的前景广阔,未来有望实现以下发展趋势:
- 技术创新:随着科技的不断进步,石英挠性加速度传感器将不断进行技术创新,提高其灵敏度、精度和稳定性。
- 应用拓展:石英挠性加速度传感器将广泛应用于更多的领域,如智能手机、智能家居等,为人们的生活带来更多便利。
- 国际市场拓展:中国赛迪将进一步拓展国际市场,加强与国外企业的合作,提高产品的国际竞争力。
5. 结论
中国赛迪石英挠性加速度传感器在中国市场具有良好的发展前景。
公司将继续加强技术创新和产品质量控制,不断提升市场竞争力,实现更大的市场份额和业绩增长。
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石英加速度计将为感测领域带来新风貌石英拥有高准确性、极低耗电量,以及绝佳稳定性等卓越特性,使其特别适合用于感测相关市场领域,创造出许多客户能够安心采用的全新应用产品,并进一步为我们的日常生活带来重大改变。
本文将从传感器在装置中扮演的角色谈起,探讨优良的传感器应具备的基本要素,并以Epson Toyocom原创的“double-T”架构为例,说明以石英晶体为材质制造的陀螺仪,如何为感测领域带来崭新的风貌。
优良传感器的“5S”标准若拿“以量尺量测物体”为例,探讨何谓优良的传感器,则可以归纳出五项前缀均为S开头的标准,我们姑且称之为“5S”。
首先,为了准确地测量物体的长度,我们必须先把量尺的原点校准受测物体的末端。
若量尺的长度不及受测物体,我们通常会进行多段式测量:第一次测量先在量尺长度所及之处先做记号,然后再将量尺的原点对准记号处进行第二次测量,以此类推。
但是,这样的方式可能产生各式各样的错误,譬如量尺摆放的角度倾斜、原点校准的偏差、移动量尺时所做的记号偏离,甚至量尺本身刻度是不正确等等。
将上述概念应用在传感器上,为了避免可能的误差产生,优良的传感器无论在任何情况下,都必须确保“原点”的固定,绝不能出现原点偏移,刻度也不能因为温湿度等外部环境影响而变化、绝对不能出现磁滞现象(hysteresis),或与其它轴线(噪声)出现相互干扰的现象。
再以“汽车紧急煞车”的例子进一步说明,当驾驶踩下煞车踏板时,系统便会产生线性地产生煞车作用。
也就是说,系统将会立即以改变物理量的方式,响应煞车这项指令,而感测的结果将与变化程度成正比,而这样的特性对感测装置来说至关重要。
基于以上两个例子,我们可以归纳出5个以S为前缀的传感器特性,包括Speed(回应物理量变化的速度)、Sensitivity(对变化响应程度的敏感度)、Selectivity(只针对特定变化响应的选择能力)、Straight Response (回应物理变化量的准确性),以及Stability(保持不受外部环境影响的稳定性)。
5S同时也可以作为衡量传感器效能的重要标准。
更佳的归零特性陀螺仪传感器(gyro-sensor)正好符合上述的5S标准,并且已被广泛运用在数字单眼相机(digital single-lens reflex,泛称DSLR)中,大幅改善数位单眼相机的影像稳定效能。
陀螺仪传感器目前在数位单眼相机中,是专门用来侦测角速度(angular velocity),也就是相机震动的幅度。
之后再透过致动器(actuator),将侦测到的相机震动幅度数据回传到镜头。
10年前相机防手震功能首度问世时,陀螺仪传感器的5S效能远逊于目前的水平,且只能提升约一级的快门速度。
然而,时至今日,陀螺仪传感器的5S效能已大幅提升。
以EpsonToyocom于2005 年推出的XV-3500CB超小型振动陀螺仪传感器为例,即便在持续震动的环境中,也能准确地进行归零的动作,将快门速度一举提升4级。
Epson Toyocom为专业的石英晶体组件制造商,是由日本精工爱普生公司(Seiko Epson Corp.)的石英组件事业部,以及日本东洋通信机公司(Toyocom Corp.)合并组成。
由于该两家公司在设计生产石英晶体电子组件方面,均拥有十分丰富的经验,透过整合两家公司优势所带来的综效,进一步促使产业大量开发以石英单晶体为材料的创新产品。
如前所述,陀螺仪传感器由于具备稳定光学影像的特性,目前已被应用在为数众多的数位单眼相机中,并逐渐延伸至汽车导航系统及其他产品。
随着封装技术的不断进步,芯片尺寸的持续缩减,拥有高度准确性、稳定性及其他特性陀螺仪传感器,更将逐步应用在更多元的产品应用当中。
虽然许多人都听过陀螺仪传感器(gyro-sensor)这个名词,但出乎意料地,大多数人都不清楚其内涵到底为何,并似乎有许多人将它与加速度传感器(acceleration sensor)混为一谈。
陀螺仪传感器是角速度传感器的一种,能够量测人类无法感觉到的物理量变化。
目前角速度传感器尚不普及的主要原因,除了测量角速度本身有其困难性之外,人类感官无法感觉到角速度的变化,也是一个重要的因素。
毕竟,对大多数人而言,正确地体会一件自己无法感觉得到的事物是相当困难的事情。
以石英晶体振荡器为基础的陀螺仪基于在石英晶体组件方面的长足经验,Epson Toyocom以石英晶体振荡器制造陀螺仪,并在需要高准确性、无磁滞现象、低归零偏移及其他特性的产品领域中获得极高评价,现今已应用于各式各样的产品之中。
Epson Toyocom采用单一侦测轴线,及尺寸极小的表面黏着组件(SMD,surface mount device),使其石英振荡器陀螺仪封装后的尺寸仅5.0mm x 3.5mm,小到足以放在指尖。
完全密封的封装方式使其拥有绝佳的环境耐受力,并同时具有石英晶体振荡器的高稳定性及低耗电睡眠模式等优异特点。
石英振荡器陀螺仪的运作方式,首先将基本信号输入细长的石英晶体臂(crystal arm),当石英臂进行旋转时,会藉由科氏力效应产生电压,而此电荷会被有效地侦测到,进而判断出旋转的动作。
此技术通常多采用音叉传感器(tuning sensor),但Epson Toyocom将相同的原理套用在其原创的double-T架构中,透过简单的设计获得有效的感测,同时亦能有效将噪声减到最少。
double-T架构运作时,分布于两侧的两个T型振荡器,会先以10 kHz 左右的对称波形进行基础振动,此为驱动模式(drive mode)。
在驱动模式中,两个T型振荡器所产生的细微波动,将会在对称轴上相互抵消。
当旋转发生时,科氏力效应作用在与基础振动位移垂直的方向上,进而产生感测振动,启动感测模式(sensing mode)。
一旦进入感测模式,压电装置会侦测到感测振动位移,并经由相位偏移后或重复施用等电路处理,进行垂直坐标的转换,最后产生线性的电位差(potential variation)。
double-T架构的优点在于感测臂只在旋转时振动,其设计从底座开始收缩,因此不会遗漏任何振动。
同时,其收缩振动位于同一平面上,使其对外部噪声拥有强大的抵抗力,是一种极为理想的架构。
此外,石英单晶体的表面温度特性比压电陶瓷好得多,即使在不同温度下,驱动模式和感测模式依然呈现相同的变化程度,输出结果也仅有极小的温度相依性。
在相同噪声水平之下,石英单晶体稳定的平面温度特性,以及无磁滞(hysteresis-free)零点温度特性,也优于其他产品。
QMEMS让“5S”升级“7S”- 实现“Pure”的境界由于具备5S特性,使得Epson Toyocom的陀螺传感器,几乎能在任何环境下传回精确的资料。
然而,除了5S标准之外,Epson Toyocom更增加了两项S特性:Small(精巧)与Energy Saving(节能)。
这项创举,为传感器产业树立了全新的7S标准。
7S设计同时也意谓着芯片具有高度的可移动性,因此,未来也许可以用于移动电话之中,以减少手部振动的影响。
所谓的“Pure”,意指即使在环境具有内部或外部噪声的情况下,传感器也能够针对目标物体,正确地进行量测并回传清晰的结果,并且能够量测在静止状态下的物体,也因此这类传感器的易用性会比较高。
Epson Toyocom的石英晶体组件已经可以达成这样的效果,因为它能够提供高信噪比、高敏感性及高稳定性,并且能够避免温度相依性或磁滞现象。
它所具备的优异效能,将使其更能广泛地被应用在各种领域之中。
Epson Toyocom在2008年10月举办的CEATEC展览中,展示嵌入石英晶体陀螺仪传感器的气垫船。
为了让石英晶体陀螺仪传感器的效果更好,气垫船以一般的船尾漂移方式前进,而陀螺仪传感器则试图在前进时让船身不产生漂移。
不过,这个展示仍有与现实状况不符合的地方,例如:航道的摩擦系数实际上为零。
传感器装置制造商现阶段的目标,就是能够尽可能提供效果极接近“Pure”的产品,以促进传感器的广泛使用。
目前的传感器是以电位型式输出信号,用户如欲将此信号传送到微处理器,必须藉由滤波器、类比数位转换器或其他组件来转换信号。
而装置制造商的目标,就是将这些后续处理功能全部内建于产品之中,以期在不同使用状态下皆能传回相同的数值。
在达到这个目标之后,下一步便将朝向智能型感测(smart sensing)阶段发展。
传感器未来应用趋势- 智能型传感器在逐步发展之下,可以预期智能型传感器将开启各种产品新应用的大门,例如会晕车的机器人!目前有许多公司正着手将三轴加速度传感器与三轴陀螺仪传感器加以整合,并开发能仿真人类感官机能的系统。
若此构想能够实现,制造出会晕车的机器人将不再是梦想,并将有助于测试开发防止晕车的汽车。
事实上,迫切需要高感度传感器的应用项目之一就是整车控制(overall vehicle control),包括处理水平滑动(偏离角)、加速度、摇晃及颠簸等状况的能力。
此类技术的开发将会让司机的工作从实际驾驶汽车,转变为仅需指示目的地和监控自动驾驶系统的效能。
若传感器用于保健或安全等相关领域,对传感器的要求将会更加严格。
高感度传感器必须严格控管温度和磁滞特性等规格特性进行改善,以确保其准确度。
目前用户必须自行追踪传感器的外部变量,并消除任何可能产生的影响,以至于他们必须具备某些技能,才能够有效地操作传感器。
而工程师未来的目标则是希望智能型传感器能够自主作业,在此情况下,传感器的设计标准可能要从5S 进一步发展为7S或9S。
石英晶体在传感器上的下个应用-压力、加速度传感器目前,Epson Toyocom正着手开发各种石英晶体传感器,除了目前已有的陀螺仪传感器外,更包括压力和加速度传感器。
石英晶体压力传感器透过侦测对石英晶体振荡器施用张力或压缩应力产生的振荡频率变化,来进行运作。
此设计能提供高解析的感测,因为在装置的动态范围内,频率变化能在广达10%的振荡频率范围中转换为压力值,而频率稳定性则可落在1ppm的区间内。
透过以数位频率值的方式呈现输出结果,即可简化后续设计程序。
另一方面,石英晶体加速传感器实际上属于频率变更传感器,因此也可用于量测重力加速度。
加速度将压力施于石英晶体压电振荡器上,使其压电特性和振荡频率产生变化。
在±1G的加速度下,它具备100ppm/G 的敏感性和约1mG 的解析度。
若能将陀螺仪传感器和压力、加速等传感器,妥善搭配石英晶体的卓越特性,将可大幅扩展产品应用的范围(表1)。
改善用户接口的关键组件最后,传感器未来发展的最关键要素在于找出人们想要做什么。
知道人们想要什么后,就能够为其建立所需的接口,并得知其运作应该搭配何种传感器。
因为,解决应用问题要从确定传感器究竟需要何种程度的效能开始。