溶尸奇案百度云:新款战术级传感器支持高性能惯性测量

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新款战术级传感器支持高性能惯性测量
作者：Lefeng Shao
上网时间：2012年01月09日
所属类别:工业控制 I设计测试 I热点产品
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关键字:战术级传感器  惯性测量  ADIS16488  陀螺仪  ADIS16136
与设计用于消费类应用的MEMS传感器不同，以无线传感器网络、工业、医疗保健为代表的行业对MEMS器件在精度、稳定性和抗震动抗冲击性方面提出了更为苛刻的要求。日前，ADI公司正式全面推出战术级(零偏稳定度低于10o/小时)角速率陀螺仪ADIS16136和十自由度惯性测量单元(IMU)ADIS16488，将目标锁定在平台稳定控制、导航、机器人、医疗仪器仪表等对精度要求非常高的应用领域。
ADI方面提供的资料显示，ADIS16136的关键数据包括：典型零偏稳定度3.5o/小时，噪声0.0036o/s/√Hz rms，角度随机游走0.16°/√hr，偏置温度系数+0.00125 o/s/oC以及380Hz的宽带。采用火柴盒大小的模块封装，功耗低于1W，重量仅为25克。ADI方面称，与昂贵的光纤陀螺仪相比，新款陀螺仪的稳定度和角度随机游走特性与之相当，但线性度却提高2倍，启动时间快30倍，功耗低5倍，且无需用户配置就能产生精密准确的速率检测数据。
此外，ADIS16136还能够以最高2048 SPS(每秒采样数)的速率提供数据，并提供一个均值/抽取滤波器结构，以优化噪声与带宽的取舍；串行外设接口(SPI)和用户寄存器结构可让用户轻松访问配置控制和校准的传感器数据，适合嵌入式处理器平台；每个器件均在整个温度范围内经过全面校准，具有器件特定的补偿公式，无需额外测试或校准便可提供高度稳定的传感器输出。

图：ADI将高性能惯性内核与优化的惯性测量单元集成。。
新款陀螺仪采用36mmX44mmX14mm封装，提供4个孔，可实现便捷的机械固定；并同时提供一个标准24引脚、双排、1 mm间距连接器，可与印刷电路板或电缆系统实现电气连接。工作温度范围为?40°C至+85°C。
而ADIS16488则在单封装中集成一个三轴陀螺仪、一个三轴加速度计、一个三轴磁力计和一个压力传感器。ADI MEMS和传感器技术部高级应用工程师赵延辉表示，除了重要的战术级(低于10o/小时)零偏稳定度以外，在重力加速度效应、温度系数和带宽等更重要的特性方面，ADIS16488同样超过所有其它同类陀螺仪IMU产品，改善幅度最多可达100倍。此外，在对线性加速度和振动加速度抑制方面，ADIS16488性能甚至还超过了传统军用级IMU。
赵延辉认为，众多新兴的应用，如位置相关服务(LBS)、室内及多楼层盲区导航功能等，都需要复杂程度更高的感应功能。工业、军用和医疗设备的设计工程师迫切需要具备立即获得线性加速度、角速率、地球引力、前进方向和海拔高度等完整3D立体地理信息指示能力，且不受GPS卫星信号消逝或变弱影响的产品。这一趋势直接催生了具备10自由度动态性能MEMS产品的面世。
ADIS16488 10自由度MEMS IMU是一款完整的惯性测量系统，能够提供优化的10自由度动态性能。其陀螺仪零偏稳定度为6o/hr，角度随机游走0.3°/rt-hr，陀螺仪噪声0.005 o/s/√Hz rms，非线性0.01 %，偏置温度系数0.0025o/s/oC。能够完全自主工作，包括所有嵌入式补偿，通电后500ms就能从SPI接口获得有效数据；所有校准均在工厂完成，嵌入式滤波和其它诊断由ADI Blackfin处理器控制的可配置接口进行调整，因而设计集成的大部分时间和风险得以消除。
此外，针对消费类电子、智能手机、医疗、汽车等热门应用行业，ADI也适时推出了多款MEMS产品。例如，精密角速率陀螺仪ADIS16135和6自由度IMU ADIS16385，均能提供战术级(<10°/小时)陀螺仪性能，使复杂的稳定应用和GPS辅助导航推测更容易实现。两款器件可实现6°/小时偏置稳定性和0.75°/√hr角度随机游动，在-40°C至+85°C温度范围内，灵敏度达到16ppm/°C，偏置稳定性<0.003°/秒。这些传感器采用动态补偿，通过标准SPI(串行外设接口)和寄存器接口提供简单的用户接口和控制。
“要想从MEMS内核获得更高的性能，传感器与信号处理就必须结合，而这正是ADI的核心优势。”赵延辉强调说。他分析认为，要想在MEMS市场获得成功，供应商不仅应该关注基本运动检测或增加新功能，还必须能够应对更多需求和挑战，包括在各种振动/温度差异，以及巨大幅度冲击环境下，保持足够的灵敏度、噪声等关键特性。此外，设计人员还要有能力提供更具价值的系统性能优化，从而实现过程的自动化、并减少系统停机时间，从而降低成本。
作者：邵乐峰