MEMS加速度传感器的自动校准平台
硅MEMS加速度传感器教学实验平台构建
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求 。该 实验 平 台不 但 强 化 了对 学 生 动 手 能 力 的 培 养 ， 体 现 了实 验 教 学 与 课 堂 教 学 的结 合 ， 也 为 传 感 器 技 术 及 应用 、 误 差 理 论 与 数 据 处 理 等课 程提 供 了重 要 支 持 。
ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ，ａ ｓ ｉ ｎ ｇｌ ｅ — ｃ ｈｉ ｐ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏｃ ｏ ｍ ｐｕｔ ｅ ｒ ｄ ａｔ ａ ｃ ｏｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎｉ ｔ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ＬＥＤ ｄｉ ｓ ｐｌ ａ ｙ ｕ ｎｉ ｔ ． Ａｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｏｆ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｇｎ ａ ｌ ｓ ． Ｈｉ ｇｈ ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｑｕ ａｒ ｔ ｚ ｂｅ ａ ｍ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｓ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ａ ｎｄ ａ ｒ ｄ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈｅ Ｍ ＥＭ Ｓ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｃ ｈｉ ｐ． Ｅｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎｄｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈｉ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈａ ｓ ｅ ｘｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎｔ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｑ ｕｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ｏｆ ｔ ｈｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ． Ｔｈｒ ｏｕ ｇｈ ｔ ｈ ｅ ｐｅ ｒ ｓ ｏ ｎａ ｌ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ， ｓ ｔ ｕ ｄｅ ｎ ｔ ｓ’ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｇｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ． Ｃｏ ｍ ｂｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅｘ ｐ ｅｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｔ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｔ ｅ ａｃ ｈｉ ｎｇ ｉ ｓ ｇｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇｔ ｈｅ ｎ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ ． Ｔ ｈｉ ｓ ｅ ｘｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗｉ ｌ ｌ ｏ ｆ ｆ ｅ ｒ ｇｒ ｅ ａ ｔ ｈｅ ｌ ｐ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃ ｏｕ ｒ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏｇ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａｔ ｉ ｏ ｎ，ａ ｎｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｏｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ １ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ；Ｍ ＥＭ Ｓ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ；ｄａ ｔ ａ ｃ ｏｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状
基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状一、本文概述随着微纳技术的快速发展，微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）以其体积小、重量轻、功耗低等优点，在航空航天、无人驾驶、机器人导航、个人定位等众多领域展现出广阔的应用前景。
其中，基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术的微型惯性导航系统因其实用性和成本效益，成为了当前研究的热点。
本文旨在全面概述基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状，包括其基本原理、关键技术、应用领域以及面临的挑战。
我们将简要介绍惯性导航系统的基本原理和MEMS技术的基本概念。
然后，重点分析当前MEMS微型惯性导航系统的关键技术，如微型化设计、误差补偿与校准、数据处理算法等。
接着，探讨该技术在航空航天、无人驾驶、个人定位等领域的应用现状。
我们将讨论当前微型惯性导航系统面临的挑战，如误差累积、环境适应性等问题，并展望未来的发展趋势。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考，推动基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展和应用。
二、MEMS技术在微型惯性导航系统中的应用微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）结合了微型机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术与惯性导航原理，实现了导航系统的微型化、低功耗和高度集成化。
随着MEMS技术的快速发展，MINS在军事、航空、航天、无人驾驶以及消费电子等领域的应用越来越广泛。
MEMS加速度计和陀螺仪是MINS的核心部件，用于测量载体在三维空间中的加速度和角速度。
通过精确的测量和数据处理，它们为导航系统提供必要的导航参数。
与传统的惯性器件相比，MEMS加速度计和陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低和成本低的优点，非常适合用于构建微型化的惯性导航系统。
基于MEMS加速度传感器的智能输入系统_李国峰
第22卷 第5期2009年5月传感技术学报CHINESE JO URNAL OF S ENSO RS AND ACTU ATORSVol .22 No .5May .2009Intelligent Input System Based on MEMS AccelerometerLI Guo -f eng＊,W A NG J in ,Z H ANG Yong ,S H AO Wei ,DONG H ai -kun ,LI ANG K e(Depa rtment o f E lectronic Science an d Technolog y ,Nankai University ,Tian jin 300071,China )A bstract :Now adays ,keyboard and mouse ,the traditional input devices ,and also touch screen are m oreand mo re inco nvenient fo r users ,w hen larg e dimension monitors are w idely used .Realizing the defect ,In -telligent Input Sy stem Based on M EMS Accelero meter is designed w ith a novel concept of human -m achine interaction w hich has been put forw ard as w ell .In o rder to accom plish the reco gnition of hand gestures ,a simple but efficient reco gnition alg orithm is designed by focusing the characteristics of sy stem ,w hich will help user to operate PC w ith the body lang uag e m uch more co mfortably .The sy stem ,w ell implemented music and mo vie playing ,picture and long document scanning ,slide presentation and also full functio ns of mouse ,will be certainly mo re valuable w hen it is applied into multimedia field .Key words :MEM S ;intelligent input ;g esture recog nition ;KNN EEACC :0670D ;0710C基于MEMS 加速度传感器的智能输入系统李国峰＊,王 锦,张 勇,邵 巍,董海坤,梁 科(南开大学信息技术科学学院,天津300071)收稿日期:2009-01-23 修改日期:2009-02-27摘 要:如今在使用大尺寸显示器的PC 应用领域,传统输入设备键盘、鼠标以及触摸屏使用的不便已愈加凸显。
MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究共3篇
MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究共3篇MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究1MEMS-IMU误差分析补偿与实验研究MEMS-IMU是现代导航技术中不可或缺的部分。
在导航、飞行控制、车载导航、医疗设备等领域中，MEMS-IMU已经被广泛应用。
MEMS-IMU的核心是由加速度计和陀螺仪构成的惯性测量单元，可以测量物体在三个方向的加速度和角速度。
但是由于受到多种因素影响，如环境温度、加速度计和陀螺仪的制造工艺和精度等等，MEMS-IMU的测量结果中存在着各种误差，因此在实际应用中需要进行误差分析和补偿。
MEMS-IMU误差来源主要有几部分：零偏误差、尺度因数误差、非正交误差、温度漂移误差以及振动干扰误差。
其中，零偏误差是指在静止时，MEMS-IMU的输出不为零值，可能是由于制造工艺等原因导致的。
尺度因数误差是指MEMS-IMU的输出信号与实际物理量之间的比例误差。
非正交误差是指MEMS-IMU的三个方向之间存在一定的耦合，导致误差的传输，造成角速度或加速度量纲的不一致。
温度漂移误差是指在不同温度环境下，MEMS-IMU的输出信号会发生变化。
振动干扰误差是指由于外部环境的振动、冲击等干扰，导致MEMS-IMU的输出出现异常。
为了准确测量物体在三个方向的加速度和角速度，需要对MEMS-IMU的误差进行分析和补偿。
误差分析的目的是找出每种误差源并对其进行定量分析。
误差补偿的目的是根据误差分析结果对MEMS-IMU的测量结果进行修正，提高其测量精度。
误差补偿方法主要有两种：基于标定的补偿方法和基于模型的补偿方法。
前者通过根据实验数据拟合出误差模型参数，再降低误差的影响。
后者通过模型分析和仿真，推导出误差模型，然后根据模型进行误差补偿。
为了验证误差分析和补偿方法的效果，我们在实验室中进行了多组实验。
首先，我们对MEMS-IMU进行了标定，得到了相应的误差模型。
然后，通过基于标定的补偿方法和基于模型的补偿方法对误差进行了补偿。
基于Microblaze的MEMS加速度计信号处理系统
基于Microblaze的MEMS加速度计信号处理系统孟桂芳;周文闻;王芃【摘要】针对目前MEMS加速度计信号处理系统在应用中满足小型化的需求,设计出了基于Microblaze的MEMS加速度计信号处理系统.采用FPGA作为硬件基础,嵌入软核CPU,扩展ADC、温度传感器、EEPROM、UART等外设接口.设计出了数字滤波器的原型,并通过递推算法在片内实现其功能.根据实测的加速度计温度曲线,通过多项式数据拟合的方法得出了零g下加速度计零偏关于温度的函数.实验结果表明,所设计的信号处理系统能准确采集加速度信息并传送给上位机,同时在启动温度补偿算法以后,加速度计的温漂得到了一定的改善,满足了加速度计系统实现高度集成化的需求.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】4页(P84-86,89)【关键词】微机械;加速度计;软核处理器;可编程逻辑门阵列;温度补偿;数字滤波器【作者】孟桂芳;周文闻;王芃【作者单位】苏州工业职业技术学院电子与通信工程系,江苏苏州215104;北京博电新力电气股份有限公司,北京100083;清华大学精密仪器系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言加速度计是一种以牛顿惯性定律为基础的传感器，用于测量物体的加速度值。
以硅为材料的加速度计在最近20年得到了快速的发展，出现了硅电容、硅压阻、硅压电、厚膜应变、力平衡、电子隧道和热传导等多种加速度计，并广泛应用于航空、航天、机械、自动控制等诸多领域。
电容式微机械(MEMS)加速度计以其具有相对高的灵敏度，较好的温度特性，低的功耗以及能够工作在力平衡模式等优点而一直被作为加速度计研究的主要方向之一。
MEMS加速度计具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等特点［1－2］。
提高MEMS加速度计性能指标的最大瓶颈是要解决加速度计的漂移问题，包括两类漂移:零g情况下，输出随温度变化而出现的温漂，以及输出随时间变化而出现的时漂。
MEMS加速度计的振动校正是如何发生的,并讨论各种测量此参数的技术
MEMS加速度计的振动校正是如何发生的，并讨论各种测量此参数的技术高性能MEMS加速度计为各种集成惯性测量的应用提供低成本解决方案。
具体例子包括：导航和AHRS系统，用于机器健康状况检测的振动监控，基础设施的结构健康状况监控，以及用于平台稳定、井下定向钻探的倾斜监控、施工行业平路机和勘测设备的调平、吊车稳定系统吊杆倾角测量的高精度倾角计。
在大多数此类例子中，加速度计会经受不同幅度的振动。
这些应用的另一个不同方面是振动的频率成分。
振动与传感器和系统误差源相结合可能导致振动校正，这是高性能加速度计的一个重要指标。
本文说明MEMS加速度计中的振动校正是如何发生的，并讨论各种测量此参数的技术。
作为案例研究，本文会讨论低噪声、低功耗加速度计ADXL355的振动校正。
低振动校正误差以及所有其他特性，使这款器件成为上述精密应用的理想之选。
振动校正的来源振动校正误差(VRE)是加速度计对交流振动(被整流为直流)的响应，表现为加速度计失调的异常偏移。
在倾角计等应用中，这是一个重大误差源，因为加速度计的直流输出是目标信号，失调的任何改变都可能被错误地解读为倾角变化，导致误差一路向下传递，从而引起安全系统误触发、平台稳定或钻桅对准机制过度补偿等。
VRE高度依赖于加速度计所经受的振动特性曲线，不同应用施加于加速度计的振动模式会不同，因而VRE可能不同。
振动校正有多种发生机制，本文讨论其中的两种。
非对称轨第一种机制是非对称轨。
重力产生一个静态加速度场，当加速度计敏感轴竖直对齐时，其测量范围会有一个偏移。
2g满量程范围的传感器与重力加速度对齐时，将只能测量1 g峰值振动，否则响应会被削波。
超过1 g的对称激励信号的平均值将不为零，原因是在经受额外1 g加速度的方向上，电平会被削波。
图1中，一个激励振动信号施加于2 g满量程传感器上。
当振动为0.3 g rms(300到600样本之间)时，失调没有可观测的偏移。
然而，当振动为1 g rms(600到1000样本之间)时，VRE约为–100 mg。
MEMS三轴加速度传感器在飞行器姿态测量系统中的应用
• 85•MEMS三轴加速度传感器在飞行器姿态测量系统中的应用中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 何 苗 陈金花【摘要】介绍了一种基于MEMS三轴加速度传感器和STM32处理器的飞行器姿态测量系统，阐述了倾角测量原理、系统的硬件电路设计和软件设计，并介绍了加速度传感器MMA7455的校准方法。
【关键词】MEMS；三轴加速度传感器；飞行器；姿态测量0 引言在飞行器的姿态控制过程中，获得准确的飞行姿态信息是后续对飞行器进行精确控制的重要条件。
而飞行姿态信息的获取主要是依靠加速度传感器、陀螺仪等各种传感器，本文介绍的姿态控制系统采用的是一种MEMS(微机电系统)三轴加速度传感器，通过传感器测量得到加速度数据，再根据得到的数据进行计算就可以得到飞行器的姿态角信息。
1 基本原理在地球上任何位置的物体都受到重力的作用而产生一个加速度，加速度传感器可以用来测定变化或恒定的加速度。
把三轴加速度传感器固定到物体上，当物体姿态改变时，加速度传感器的敏感轴相对于重力场发生变化，加速度传感器的敏感轴输出重力在其相应方向产生的重力分量信号。
在静止状态下，3个轴向的输出值为重力加速度分别在3个轴向的分量，输出值的大小与3个轴向跟竖直方向的夹角有关。
测量原理如图1所示。
图1 倾斜角测量原理在图1中，g 为重力加速度方向，它与加速度传感器敏感轴之间的夹角为，加速度传感器在敏感轴方向测得的加速度值实际就是重力加速度在该方向上的分量，大小为：(1)则该物体的倾斜角的大小为：(2)2 系统框图基于MEMS 加速度传感器的姿态测量系统组成框图如图2所示，图中MMA7455是一种MEMS 三轴加速度传感器，传感器数据通过SPI 接口发送到STM32处理器进行解算，解算后的姿态角信息通过串行通信接口电路发送到飞控计算机，飞控计算机再根据收到的姿态角信息决策是否要控制舵机动作以进行姿态调整。
图2 姿态测量系统组成框图3 硬件设计STM32处理器模块是姿态测量系统中的核心部分，它负责读取加速度传感器MMA7455采集到的加速度信息，并将其组织成一定格式的报文，通过串行接口电路发送到飞控计算机。
mems三轴加速度计原理
MEMS三轴加速度计的原理MEMS三轴加速度计是一种基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）技术的传感器，用于测量物体的加速度。
它由微机电系统芯片、控制电路和信号处理电路组成。
在本文中，将详细解释MEMS三轴加速度计的基本原理。
1. 什么是MEMS三轴加速度计？MEMS三轴加速度计是一种能够测量物体在三个方向上的加速度的传感器。
它通常由微机电系统芯片制成，具有微小、低功耗和高精度等特点。
MEMS三轴加速度计广泛应用于移动设备、汽车、导航系统等领域。
2. MEMS三轴加速度计的工作原理MEMS三轴加速度计的工作原理基于微机电系统技术和质量平衡原理。
它通过测量微机电系统芯片中的质量变化来确定物体的加速度。
具体来说，MEMS三轴加速度计通常由两个主要部分组成：感应质量和压电传感器。
2.1 感应质量感应质量是MEMS三轴加速度计的核心部件，它通常由微机电系统芯片中的微小质量块组成。
感应质量可以在多个方向上自由移动，并且具有一定的弹性。
2.2 压电传感器压电传感器是MEMS三轴加速度计中的另一个重要组成部分。
它通常由压电材料制成，如压电陶瓷。
压电材料具有特殊的电学性质，当施加压力或力量时，会产生电荷。
2.3 基本原理MEMS三轴加速度计的基本原理是利用感应质量和压电传感器之间的相互作用来测量加速度。
当物体受到加速度时，感应质量会受到惯性力的作用而移动。
感应质量的移动会导致压电传感器受到压力或力的作用，进而产生电荷。
这个电荷的大小与感应质量的移动距离和加速度大小成正比。
压电传感器将产生的电荷转化为电压信号，并通过控制电路和信号处理电路进行放大和处理。
最终，我们可以通过测量电压信号来确定物体在三个方向上的加速度。
3. MEMS三轴加速度计的工作模式MEMS三轴加速度计通常有两种工作模式：静态模式和动态模式。
3.1 静态模式在静态模式下，MEMS三轴加速度计测量的是物体所受到的重力加速度。
《采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统设计》范文
《采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统设计》篇一一、引言边坡稳定安全监测系统在地质工程、环境科学、土木工程等领域中扮演着至关重要的角色。
对于防止地质灾害，如山体滑坡、泥石流等，实时、准确的边坡稳定安全监测系统是必不可少的。
随着微电子机械系统（MEMS）技术的快速发展，采用MEMS加速度传感器进行边坡稳定安全监测已成为当前研究的热点。
本文将详细介绍采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统的设计思路、方法及其实用性。
二、系统设计概述本系统以MEMS加速度传感器为核心，结合数据采集、传输、处理及报警等模块，实现对边坡稳定的实时监测。
系统设计的主要目标是提高边坡稳定监测的准确性和实时性，从而有效预防地质灾害的发生。
三、系统硬件设计1. MEMS加速度传感器：作为系统的核心部件，MEMS加速度传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应速度快等优点。
通过测量边坡的微小振动，可以判断边坡的稳定性。
2. 数据采集模块：负责采集MEMS加速度传感器的数据，并进行初步的处理和滤波，以保证数据的准确性。
3. 数据传输模块：将处理后的数据通过无线或有线方式传输至数据中心。
4. 数据处理模块：对接收到的数据进行进一步的处理和分析，如信号处理、数据存储等。
5. 报警模块：当边坡出现异常振动时，报警模块会发出警报，提醒相关人员采取措施。
四、系统软件设计1. 数据处理算法：采用数字信号处理技术，对采集的加速度数据进行滤波、去噪、积分等处理，以获取边坡的位移、速度等信息。
2. 数据分析与预警模型：通过建立边坡稳定性的分析模型，对处理后的数据进行分析，判断边坡的稳定性。
当边坡出现不稳定趋势时，及时发出预警。
3. 用户界面：设计友好的用户界面，方便用户查看实时监测数据、历史数据、报警信息等。
4. 数据存储与备份：将处理后的数据存储在本地或云端数据库中，以备后续分析使用。
同时，定期对数据进行备份，以防数据丢失。
五、系统实用性与优势采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统具有以下优势：1. 高精度：MEMS加速度传感器具有高灵敏度和高分辨率，可以准确测量边坡的微小振动。
适用于MEMS振动陀螺仪的相位读出自校准方法
适用于MEMS振动陀螺仪的相位读出自校准方法许建军;王玮冰;李佳【摘要】相比于传统陀螺仪,MEMS振动陀螺仪具有体积小、质量轻、功耗低、价格低廉等优势,但是由于其本身结构的局限性和工艺加工水平的限制,其在性能上还处于低精度陀螺仪的行列.目前已有若干MEMS自校准方案可以应用于MEMS振动陀螺仪以提高其精度指标,然而已有的技术存在着只能消除某一种因素对精度的影响、需要高精度转台系统支撑或者校准的灵敏度不高等不足.为解决上述问题,设计并提出了一种基于相位读出的MEMS振动陀螺仪自校准方案,该方案能消除工艺误差、器件老化、外部环境变化对陀螺仪精度的影响,而且该方案不需要高精度转台系统支撑、能够消除绝大部分因素对精度的影响、校准的灵敏度更高.实验仿真结果表明,该方案能实现MEMS振动陀螺仪的自校准,提高测量精度,扩大MEMS振动陀螺仪的适用范围.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2017(036)019【总页数】4页(P41-44)【关键词】微机械振动陀螺仪;自校准;精度;电信号【作者】许建军;王玮冰;李佳【作者单位】中国科学院微电子研究所,北京100020;中国科学院物联网研究发展中心,江苏无锡214000;中国科学院大学,北京100049;中国科学院微电子研究所,北京100020;昆山光微电子有限公司,江苏苏州215300;中国科学院微电子研究所,北京100020【正文语种】中文【中图分类】TP212.1微电子机械系统(Micro Electro-Mechanical System, MEMS)是在集成电路工艺的基础上发展起来。
MEMS陀螺仪是利用微机械加工技术制作的能够检测旋转角速度的惯性传感器。
MEMS陀螺仪具有体积小、质量轻、功耗低、抗过载能力强、价格低廉等优点[1]。
由于MEMS陀螺仪的本身的局限性和工艺加工水平的限制，现阶段开发的MEMS陀螺仪易受外部环境变化、器件结构老化、电学特性改变、加工工艺等因素的影响，MEMS陀螺仪的精度一直较低，限制了MEMS陀螺仪的应用范围。
《2024年采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统设计》范文
《采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统设计》篇一一、引言随着社会的快速发展和工程建设的大规模进行，边坡稳定安全问题逐渐成为工程建设和环境保护的重大问题。
因此，边坡稳定安全监测系统的设计与应用成为了国内外众多科研机构和工程领域的重要研究课题。
近年来，随着微电子机械系统（MEMS）技术的快速发展，MEMS加速度传感器因其高灵敏度、低功耗、小型化等优点，在边坡稳定安全监测系统中得到了广泛应用。
本文将详细介绍采用MEMS加速度传感器的边坡稳定安全监测系统的设计。
二、系统设计概述本系统采用MEMS加速度传感器作为核心部件，通过实时监测边坡的微小振动和变形，对边坡的稳定性进行评估和预警。
系统主要由MEMS加速度传感器、数据采集模块、数据处理与分析模块、预警与报警模块等组成。
三、MEMS加速度传感器选型与布置1. MEMS加速度传感器选型：本系统选用高灵敏度、低噪声、抗干扰能力强的MEMS加速度传感器，以满足边坡微小振动和变形的监测需求。
2. 传感器布置：根据边坡的实际情况，合理布置MEMS加速度传感器的位置和数量，确保能够全面、准确地监测边坡的振动和变形情况。
四、数据采集模块设计数据采集模块负责采集MEMS加速度传感器的数据，并将其转换为数字信号以便后续处理。
该模块采用高精度ADC（模数转换器）进行数据采集，并设置适当的采样频率和滤波参数，以保证数据的准确性和实时性。
五、数据处理与分析模块设计数据处理与分析模块负责对采集到的数据进行处理和分析，以评估边坡的稳定性。
该模块采用先进的信号处理算法和模式识别技术，对数据进行实时分析和处理，提取出边坡的振动和变形特征，为边坡稳定性的评估提供依据。
六、预警与报警模块设计预警与报警模块是边坡稳定安全监测系统的关键部分。
该模块根据数据处理与分析模块的结果，对边坡的稳定性进行评估，当达到预设的阈值时，及时发出预警或报警信息。
同时，该模块还具备自动记录和存储数据的功能，以便后续分析和处理。
基于MEMS加速度传感器MPU-6050的滑坡检测系统设计
第44卷第2期2021年2月煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.44No.2Feb.2021化工环保与安全基于MEMS加速度传感器MPU-6050的滑坡检测系统设计王文鑫，姚璐，胥钧（华北科技学院安全工程学院，W匕京燕郊101601）摘要：针对目前边坡工程监测中存在的监测精度低、成本高以及野外布设困难等问题，以山体位移监测为主要研究对象，采用了以MEMS微机电监测技术为基础技术路线的监控系统,利用MEMS加速度传感器精度高、体积小等优势，采用以CC2530为核心的Zigbee建立无线网络传输，识别山体滑坡发生的可能性。
根据滑坡变形过程设计了模拟实验，实验结果表明，MEMS传感器能够准确地采集数据，检测的相对误差＜2%o整个系统功耗小、速度快，能够很好的完成对山体滑坡的检测。
关键词：滑坡检测；MEMS加速度传感器；Zigbee中图分类号：TQ018文献标识码：A文章编号：2095-5979（2021）02-0156-05 Design of landslide detection system based on MEMSacceleration sensor MPU-6050Wang Wenxin,Yao Lu,Xu Jun(School of S cfety Engineering f North China University of S cience and Technology,Y a n J iao101601,China) Abstract：In view of the problems existing in slope engineering monitoring,such as low monitoring accuracy,high cost and difficult field layout,the mountain displacement monitoring was taken as the main research object,a monitoring system based on MEMS micro electro mechanical monitoring technology was adopted,the advantages of MEMS acceleration sensor, such as high precision and small volume,were utilized,ZigBee with CC2530as the core was used to establish wireless network transmission,and identify the possibility of landslide.The simulation experiment was designed according to the deformation process of landslide,the experimental results show that the MEMS sensor can accurately collect data,and the relative error of detection was less than2%,and the whole system has low power consumption and fast speed,and can well complete the landslide detection.Key words:landslide detection;MEMS acceleration sensor;Zigbee0引言随着地壳运动、暴雨所导致的山体滑坡越来越多，尤其是处于地震带、人类工程活动较为频繁的地区，滑坡所带来的后果，不仅会造成经济损失,以及周围道路的破坏，还会导致人员伤亡，有的甚至是毁灭性的灾难。
加速度传感器原理结构使用说明校准和参数解释
加速度传感器原理结构使用说明校准和参数解释加速度传感器（Accelerometer）是一种用于测量物体加速度的传感器。
它的原理基于牛顿力学中的惯性原理，即物体的加速度与作用在物体上的力成正比，反向与物体的质量成反比。
下面将详细介绍加速度传感器的原理、结构、使用说明、校准和参数解释。
一、原理：加速度传感器的原理基于微机电系统（MEMS）技术或压电效应。
在MEMS加速度传感器中，通常使用微小的质量（如悬臂梁、微弹簧等）和微型电容或电阻来测量物体的加速度。
当物体加速度改变时，微小的质量会相对于传感器的壳体发生位移，从而改变传感器内部的电容或电阻值。
通过测量电容或电阻值的变化，就可以计算出物体的加速度。
在压电式加速度传感器中，传感器内部包含压电材料，当物体加速度改变时，压电材料会产生电荷，通过测量电荷的大小，可以计算出物体的加速度。
二、结构：加速度传感器的结构通常包括感应质量（Mass）、感应结构（Spring）、感应电容或电阻、壳体等部分。
感应质量是传感器内部的微小质量，感应结构用于支撑感应质量并产生位移，感应电容或电阻用于测量感应质量的位移，壳体则用于保护传感器内部的结构。
三、使用说明：1.安装：将加速度传感器固定在需要测量加速度的物体上，确保传感器与物体之间的接触良好，并且传感器的测量轴与物体的加速度方向一致。
2.供电：连接传感器的供电电源，通常为直流电源或电池。
3.输出：连接传感器的输出接口，获取传感器的加速度数据。
常见的输出接口包括模拟电压输出、数字串行接口（如I2C、SPI等）等。
4.数据处理：将传感器输出的原始数据进行处理，根据传感器的校准参数将原始数据转换为实际的加速度值。
5.数据分析：根据需要对加速度数据进行分析，如计算速度、位移、碰撞检测等。
四、校准：1.静态校准：将传感器放置在水平平稳的表面上，采集传感器输出的静态加速度数据，并与真实的重力加速度（9.8m/s²）进行比较，通过调整传感器的校准参数，使得传感器输出的静态加速度数据接近真实的重力加速度。
基于开源飞控的加速度计维护校准的流程
基于开源飞控的加速度计维护校准的流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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MEMS加速度传感器的工程振动监测系统设计
86传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)2021年第40卷第4期DOI ： 10.13873/J. 1000-9787(2021)04-0086-04MEMS 加速度传感器的工程振动监测系统设计潘兆马，王壬旬，袁焦，刘 勇，杨学锋，姚书琴(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)摘要：为解决高速铁路工程结构服役性能下降，影响列车运营安全与舒适性问题，提出了一种基于微机 电系统(MEMS)加速度计和单片机、数据云存储结合的工程结构物振动监测系统。
系统主要包括加速度信号同步采集模块、振动信号拾取与实时传输模块、服务器数据压缩与存储模块,通过无线接入点(AP)传 输振动加速度信号至本地工控机，供远程中控室进行实时结构安全等级评判。
实验表明：当振动产生时,设计的监测系统能够实时精确采集加速度信号,有效评估结构物安全状态。
关键词：微机电系统(MEMS)传感器；振动监测；同步采集；结构物状态监测中图分类号：TP393文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2021)04-00864)4Design of engineering vibration monitoring system forMEMS acceleration sensor **收稿日期：2020-07-15*基金项目：国家重点研发计划资助项目(2016YFC0802203)；四川省科技支撑计划资助项g (2018GZ0057);成都市重点研发支撑计划资助项目(2019-YF08-00160-GX )PAN Zhaoma, WANG Xun, YUAN Jiao, LIU Yong, YANG Xuefeng, YAO Shuqin(China Railway Eryuan Engineering Group Co Ltd. ,Chengdu 610031,China)Abstract : In order to solve the problem that the service performance of high-speed railway engineering structuredeclines and affect the safety and comfort of train operation , a vibration monitoring system of engineering structurebased on micro-electro-mechanical system ( MEMS ) accelerometer , single-chip microcomputer and data cloudstorage is proposed ・ The system mainly includes acceleration signal synchronous acquisition module, vibration signal pick-up and real-time transmission module , server data compression and storage module , The vibrationacceleration signal is transmitted to the local industrial computer through wireless access point ( AP) , which can beused for real-time structural safety evaluation in the remote central control room. The experimental results show that when the vibration occurs,the designed monitoring system can accurately collect the acceleration signal in realtime and effectively the safety status of the structure ・Keywords : micro-electro-mechanical system ( MEMS ) sensor ； vibration monitoring ； synchronous acquisition ；structure condition monitoring0引言我国铁路交通基础设施建设取得了跨越式的发展，一些重点工程如桥梁、边坡支挡结构会受到风、地震、交通荷载等外部因素影响，不可避免地导致结构的损伤积累和服役能力下降，对基础设施安全运营带来严重威胁。
基于MEMS技术的传感器开发
基于MEMS技术的传感器开发一、引言在当今科技飞速发展的时代，传感器作为获取信息的关键器件，在众多领域发挥着至关重要的作用。
而基于 MEMS（微机电系统）技术的传感器凭借其微型化、集成化、智能化等优势，成为了传感器领域的研究热点和发展方向。
MEMS 技术的出现为传感器的开发带来了革命性的变化，使得传感器在性能、尺寸、成本等方面都有了显著的提升。
二、MEMS 技术概述MEMS 技术是一种将微机械结构与微电子技术相结合的新兴技术，它可以在微米甚至纳米尺度上制造出具有机械、电子、光学等功能的器件和系统。
MEMS 技术的核心工艺包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、封装等，通过这些工艺可以制造出各种微型结构，如悬臂梁、薄膜、腔体等。
MEMS 技术的优点在于其能够实现大规模生产，降低成本，同时提高器件的性能和可靠性。
与传统的传感器制造技术相比，MEMS 技术具有更高的精度、更小的尺寸、更低的功耗和更好的集成性。
三、基于 MEMS 技术的传感器类型基于 MEMS 技术开发的传感器种类繁多，常见的有压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、麦克风、温度传感器等。
压力传感器是 MEMS 传感器中应用较为广泛的一种。
它通过测量压力作用下微结构的变形来实现压力的测量。
MEMS 压力传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，广泛应用于汽车、医疗、工业等领域。
加速度传感器可以测量物体的加速度信息，常用于智能手机、平板电脑、汽车电子等设备中，用于实现屏幕自动旋转、运动检测等功能。
陀螺仪则用于测量物体的角速度，在导航、航空航天、机器人等领域有着重要的应用。
麦克风是另一种常见的 MEMS 传感器，它具有高灵敏度、低噪声等优点，在智能手机、智能音箱等音频设备中得到了广泛应用。
温度传感器可以实现对环境温度的精确测量，在消费电子、工业控制等领域发挥着重要作用。
四、MEMS 传感器的开发流程MEMS 传感器的开发是一个复杂的过程，通常包括设计、制造、封装和测试等环节。
MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究
０ ０５ ） ３ ０ １
（ 中北大学 电子 测试 技术 重点实验室 ， 太原
摘 要 ：设计的Ｍ Ｍ 高 ｇ ＥＳ 加速度传感器抗高过载能力差， 将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。通过
分析传感器结构对其抗过载 能力 的影 响 ， 及在高 冲击测试 中传 感器结构 损坏情况 的统计 ， 出了一种新颖 的优化高 ｇ 提 加 速度传感器抗高过载能力 的方法 。该方法是在结构 最易断裂的梁根部和端部添加倒角 ， 以分散在冲击作用下传感器结构 这些部位受到 的应力 ， 进而提高加速度传感器的高过载能力 ， 并从理论仿真分析 了该方法 的可行性 。最后利用 Ｈ ｐ ｉｓｎ ｏｋｎｏ 杆测试方法对优化前后 的加速度传感 器进 行冲击测试 ， 测试结果表 明 ， 加速度计 的抗 高过载 能力 从 １００ ０ｇ 高到 ２ ０ ８ ０ 提 ４ ０ ０ｇ 说明该优化方法显著 ， ０ ， 明显提高了该类加速度传感器 的抗 高过 载能力 ， 设计 的加速 度传感 器达 到了较理 想 的抗 高
Ｆｉ １ ｇ． Ｔｈ ｔ ｔｒ ｆｈｇ ｇ ａ ｃ ｌ ｒｔｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓｕｃｕ ｅ ｏ ｉｈ— ｃ ｅ ｅ ａｉｎ ｓ ｎ ｏ
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基金项 目：山西省青年学术带头人资助和新世纪优秀人才支持计划资助 收稿 日 ： ００— ５一 Ｏ 修改稿 收到 日 ： １ ０ — ６ 期 ２１ ０ ｔ 期 ２ ０— ７ １ ０ 第一作者 石云波 男 ， 博士生 ， 副教授 ， ７ １ ２年生 ９