MEMS 陀螺仪在恶劣高温环境下提供准确的惯性检测

Jeff Watson

ADI 公司

0 前言

越来越多的应用需要从处于高温环境中的传感器收集数据。近年来，半导体、无源器件和互连领域取得了很大进展，使得高精度数据采集和处理成为可能。但是，人们需要能够在175 ℃高温条件下运行的传感器，尤其是采用微机电系统（MEMS）提供的易于使用的传感器，这一需求尚未得到满足。相比同等的分立式传感器，MEMS 通常更小巧，功耗和成本都更低。此外，它们还可以在同样大小的半导体封装内集成信号调理电路。

目前已发布高温MEMS 加速度计ADXL206，它可以提供高精度倾斜（倾角）测量。但是，还需要更加灵活和自由，以准确测量系统在严苛环境应用下的移动，在这些环境下，最终产品可能遭受冲击、振动和剧烈移动。这种类型的滥用会导致系统过度磨损和提前出现故障，由此产生高额的维护或停机成本。

为了满足这一需求，ADI 公司新开发了一款集成信号调理功能的高温MEMS 陀螺仪，即ADXRS645。此传感器即使在冲击和振动环境下也能实现准确的角速率（转速）测量，且额定工作温度高达175 ℃。

1 工作原理

MEMS 陀螺仪利用科氏加速度来测量角速率。关于科氏效应的解释，从图1 开始。设想自己站在一个靠近中心位置的旋转平台上，人相对于地面的速度以蓝色箭头的长度来显示，如果人移动到靠近平台外缘的位置，人相对于地面的速度会加快，具体由更长的蓝色箭头表示。由径向速度引起的切向速度的增长率就是科氏加速度。

如果Ω 表示角速率，r表示半径，切向速度即为Ωr。……