MEMS加速度计简介

MEMS加速度计简介
1、什么是MEMS加速度计？
加速度计是一种惯性传感器，能够测量物体的加速力。

加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就比如地球引力，也就是重力。

加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度计就是使用MEMS技术制造的加速度计。

由于采用了微机电系统技术，使得其尺寸大大缩小，一个MEMS加速度计只有指甲盖的几分之一大小。

MEMS
加速度计具有体积小、重量轻、能耗低等优点。

2、MEMS加速度计一般用在哪里？
通过测量由于重力引起的加速度，你可以计算出设备相对于水平面的倾斜角度。

通过分析动态加速度，你可以分析出设备移动的方式。

现在工程师们已经想出了很多方法获得更多的有用的信息。

MEMS加速度计可以帮助你的机器人了解它现在身处的环境。

是在爬山？还是在走下坡，摔倒了没有？或者对于飞行类的机器人来说，对于控制姿态也是至关重要的。

更要确保的是，你的机器人没有带着炸弹自己前往人群密集处。

一个好的工程师能够使用MEMS加速度计来回答所有上述问题。

目前最新IBM Thinkpad手提电脑里就内置了MEMS加速度计，能够动态的监测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能的选择关闭硬盘还是让其继续运行，这样可以最大程度的保护由于振动，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑所造成的硬盘损害，最大程度地保护里面的数据。

目前在一些先进的移动硬盘上也使用了这项技术。

另外一个用处就是在目前的数码相机和摄像机里，用MEMS加速度计来检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动，自动调节相机的聚焦。

MEMS加速度计还可以用来分析发动机的振动。

汽车防撞气囊的启动也可以由MEMS加速度计控制。

由此可见MEMS加速度计可以在我们的生活中发挥重要作用。

归纳其应用主要有以下几个方面：振动检测、姿态控制、安防报警、消费应用、动作识别、状态记录等。

3、MEMS加速度计是如何工作的？
技术成熟的MEMS加速度计分为三种:压电式、容感式、热感式。

压电式MEMS加速度计运用的是压电效应，在其内部有一个刚体支撑的质量块，有运动的情况下质量块会产生压力，刚体产生应变，把加速度转变成电信号输出。

容感式MEMS加速度计内部也存在一个质量块，从单个单元来看，它是标准的平板电容器。

加速度的变化带动活动质量块的移动从而改变平板电容两极的间距和正对面积，通过测量电容变化量来计算加速度。

热感式MEMS加速度计内部没有任何质量块，它的中央有一个加热体，周边是温度传感器，里面是密闭的气腔，工作时在加热体的作用下，气体在内部形成一个热气团，热气团的比重和周围的冷气是有差异的，通过惯性热气团的移动形成的热场变化让感应器感应到加速度值。

由于压电式MEMS加速度计内部有刚体支撑的存在，通常情况下，压电式MEMS加速度计只能感应到“动态”加速度，而不能感应到“静态”加速度，也就是我们所说的重力加速度。

而容感式和热感式既能感应“动态”加速度，又能感应“静态”加速度。

组合导航
科技名词
中文名称：组合导航
英文名称：integrated navigation
定义：将两种或两种以上的导航系统组合起来的导航方式。

组合导航系统一般都以惯性导航系统为基础，如惯性-天文组合导航系统、惯性-天文-多普勒组合导航系统等。

应用学科：航空科技（一级学科）；飞行控制、导航、显示、控制和记录系统（二
级学科）
以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
组合导航，用GPS、无线电导航、天文导航、卫星导航等系统中的一个或几个与惯导组合在一起，形成的综合导航系统。

大多数组合导航系统以惯导系统为主，其原因主要是由于惯性导航能够提供比较多的导航参数。

还能够提供全姿态信息参数，这是其他导航系统所不能比拟的。

用GPS、无线电导航、天文导航、卫星导航等系统中的一个或几个与惯导组合在一起，形成的综合导航系统。

大多数组合导航系统以惯导系统为主，其原因主要是由于惯性导航能够提供比较多的导航参数。

还能够提供全姿态信息参数，这是其他导航系统所不能比拟的。

此外，它不受外界干扰，隐蔽性好，这也是其独特的优点。

惯导系统定位误差随时间积累的不足可以由其他导航系统补充。

组合导航是近代导航理论和技术发展的结果。

每种单一导航系统都有各自的独特性能和局限性。

把几种不同的单一系统组合在一起，就能利用多种信息源，互相补充，构成一种有多余度和导航准确度更高的多功能系统。

新的数据处理方法，特别是卡尔曼滤波（见波形估计）方法的应用是产生组合导航的关键。

卡尔曼滤波通过运动方程和测量方程，不仅考虑当前所测得的参量值，而且还充分利用过去测得的参量值，以后者为基础推测当前应有的参量值，而以前者为校正量进行修正，从而获得当前参量值的最佳估算。

当有多种分系统参与组合时，就可利用状态矢量概念。

通常，取误差本身作为状态矢量，不是对速度、方位本身等作出最佳估计，而是对速度误差、方位误差等作出最佳估计。

把这一估算从实际测得的速度、方位中减去，就得到此时此刻的速度、方位等参量。

组合导航实际上是以计算机为中心，将各个导航传感器送来的信息加以综合和最优化数学处理，然后进行综合显示。

导航传感器包括各种导航设备和计算机外部设备等，而显示设备等都是输出设备。

最基本的组合方法是以推测定位为主，定期用更高准确度的设备进行校正。

海上组合导航系统大致可分为简易型和大型两类。

简易型组合导航系统采用大规模集成电路、模块结构和微型计算机控制，其优点是结构紧凑、可靠、轻便、价廉。

大型组合导航系统常以惯性导航为主，再由卫星导航、天文导航和各种无线电导航设备作为校准手段，也有以卫星导航为主，与奥米加、罗兰和其他高准确度近程定位系统组合的系统。

大型组合导航系统常与自动舵和防撞设备结合而成自动航行系统。

大型组合导航系统大量使用微型计算机，实行多机并行工作；采用模块结构和标准接口，可以任意组合和扩展；采用最小二乘法或卡尔曼滤波技术提高系统的准确度。

航空使用的组合导航系统种类很多。

军用组合导航系统常以惯性导航为主，再与其他导航设备组合。

民用组合导航系统常见的有伏尔导航系统、地美依导航系统、罗兰C导航系统、伏尔塔克导航系统、奥米加导航系统的组合。

越洋飞行也用惯性导航与奥米加导航系统组合。

民航使用的新一代组合导航系统是飞行管理系统，把飞行姿态控制、飞行性能管理、导航、气象信息，数字仪表飞行和彩色屏幕显示等组合在一起，进行综合处理。