慣性傳(chuan) 感器是檢測和測量加速度、傾(qing) 斜、衝(chong) 擊、振動、旋轉和多自由度(DoF)運動的傳(chuan) 感器。慣性傳(chuan) 感器是解決(jue) 導航、定向和運動載體(ti) 控製的重要部件。最近的傳(chuan) 感器技術發展使得機器人和其他工業(ye) 係統設計實現了革命性的進步。除了機器人以外，慣性傳(chuan) 感器有可能改善其係統性能或功能的應用還包括：平台穩定、工業(ye) 機械運動控製、安全/監控設備和工業(ye) 車輛導航等，以下對慣性傳(chuan) 感器的相關(guan) 內(nei) 容進行了著重介紹和闡述，以便增進對慣性傳(chuan) 感器的了解。

一、慣性傳(chuan) 感器基本知識  

(一) 慣性傳(chuan) 感器的應用  

低精度MEMS慣性傳(chuan) 感器作為(wei) 消費電子類產(chan) 品主要用在手機、GPS導航、遊戲機、數碼相機、音樂(le) 播放器、無線鼠標、PD、硬盤保護器、智能玩具、計步器、防盜係統。由於(yu) 具有加速度測量、傾(qing) 斜測量、振動測量甚至轉動測量等基本測量功能，有待挖掘的消費電子應用會(hui) 不斷出現。  

中級MEMS慣性傳(chuan) 感器作為(wei) 工業(ye) 級及汽車級產(chan) 品，則主要用於(yu) 汽車電子穩定係統(ESP或ESC)GPS輔助導航係統，汽車安全氣囊、車輛姿態測量、精密農(nong) 業(ye) 、工業(ye) 自動化、大型醫療設備、機器人、儀(yi) 器儀(yi) 表、工程機械等。  

高精度的MEMS慣性傳(chuan) 感器作為(wei) 軍(jun) 用級和宇航級產(chan) 品，主要要求高精度、全溫區、抗衝(chong) 擊等指數。主要用於(yu) 通訊衛星無線、導彈導引頭、光學瞄準係統等穩定性應用;飛機/導彈飛行控製、姿態控製、偏航阻尼等控製應用、以及中程導彈製導、慣性GP戰場機器人等。  

(二) 慣性傳(chuan) 感器的分類  

慣性傳(chuan) 感器分為(wei) 兩(liang) 大類：一類是角速率陀螺;另一類是線加速度計。  

角速率陀螺又分為(wei) ：機械式幹式﹑液浮﹑半液浮﹑氣浮角速率陀螺;撓性角速率陀螺;MEMS矽﹑石英角速率陀螺(含半球諧振角速率陀螺等);光纖角速率陀螺;激光角速率陀螺等。  

線加速度計又分為(wei) ：機械式線加速度計;撓性線加速度計;MEMS矽﹑石英線加速度計(含壓阻﹑壓電線加速度計);石英撓性線加速度計等。  

(三) 慣性傳(chuan) 感器的構成  

慣性傳(chuan) 感器包括加速度計(或加速度傳(chuan) 感計)和角速度傳(chuan) 感器(陀螺)以及它們(men) 的單、雙、三軸組合IMU(慣性測量單元)，AHRS(包括磁傳(chuan) 感器的姿態參考係統)。  

MEMS加速度計是利用傳(chuan) 感質量的慣性力測量的傳(chuan) 感器，通常由標準質量塊(傳(chuan) 感元件)和檢測電路組成。  

IMU主要由三個(ge) MEMS加速度傳(chuan) 感器及三個(ge) 陀螺和解算電路組成。  

二、慣性傳(chuan) 感器誤差源  

大多數慣性傳(chuan) 感器都有幾個(ge) 誤差源。有些很容易處理，有些則不那麽(me) 容易。以下是一些：  

1.空偏置誤差(或加速度計時的零g偏置誤差)  

空偏置誤差隻是慣性傳(chuan) 感器偏離零時的誤差正在經曆無刺激 - 加速度計為(wei) 零g或陀螺儀(yi) 無旋轉。通常，所有傳(chuan) 感器都表現出至少兩(liang) 種形式的零偏差誤差：初始零偏差誤差和由於(yu) 溫度引起的零偏差誤差。初始偏置誤差很容易糾正 - 隻需在沒有刺激的情況下測量傳(chuan) 感器的輸出，並從(cong) 理想情況下減去它。存儲(chu) 該值並將其添加到所有後續測量中。由於(yu) 溫度導致的零偏置誤差更難以處理，因為(wei) 校正係數通常隨傳(chuan) 感器而變化，並且每個(ge) 單元必須單獨進行溫度補償(chang) 。數據表應提供空偏差誤差的規範。  

2.比例因子誤差  

比例因子誤差是傳(chuan) 感器靈敏度與(yu) 理想值的偏差。可能存在初始溫度和過溫溫度組分。正如零偏差誤差一樣，兩(liang) 者都可以通過校準來校正。比例因子校準更加困難，因為(wei) 它要求用戶將已知的刺激應用於(yu) 傳(chuan) 感器。 ADI公司的慣性傳(chuan) 感器通常具有很小的初始比例因子誤差，甚至由於(yu) 溫度引起的比例因子誤差更小。  

3.噪音  

所有慣性傳(chuan) 感器都有噪音。通常，噪聲與(yu) 帶寬成比例，因此用戶必須根據它們(men) 將使用的帶寬來計算噪聲的重要性。所有ADI公司慣性傳(chuan) 感器的噪聲本質上都是高斯噪聲(噪聲能量在所有頻率都相同)，因此它非常簡單。使用單極輸出濾波器時，傳(chuan) 感器的RMS噪聲為(wei) ：RMS NOISE =噪聲密度*√(帶寬*π/ 2)。噪聲密度應在傳(chuan) 感器的數據表中指定。還有一些其他誤差源不太重要，如非線性，比率等。這超出了本FAQ的範圍。

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