IMU内部结构分析

2023-11-10
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IMU的全称是惯性测量单元。 它是由三轴加速度计、三轴陀螺仪等多个传感器组成的模块。

IMU主要用于寻北或导航,广泛应用于无人驾驶汽车和无人机。

我们来谈谈Ericco的IMU中的三轴加速度计和三轴陀螺仪的工作原理。

1. 三轴加速度计

三轴加速度计是根据加速度的基本原理来实现工作的。

三轴加速度计是一种惯性传感器,可以测量物体的比力,即在没有重力的情况下作用于单位质量的总加速度或非重力。 当加速度计保持静止时,它可以感知重力加速度,而整体加速度为零。 在自由落体运动中,整体加速度为重力加速度,但加速度计内部处于失重状态,同时加速度计的输出为零。

三轴加速度计可用于测量角度。 直观上,弹簧压缩量由加速度计与地面之间的角度决定。 比力可以通过弹簧的压缩长度来测量。 因此,在没有外力的情况下,加速度计可以准确地测量俯仰角和横滚角,而不会产生累积误差。

MEMS三轴加速度计采用压阻式、压电式和电容式工作原理,产生的比力(压力或位移)分别与电阻、电压和电容的变化成正比。 这些变化可以通过相应的放大和滤波电路来收集。 这种传感器的缺点是受振动影响较大。

2、三轴陀螺仪

三轴陀螺仪是惯导系统的核心敏感器件,其测量精度直接影响惯导系统姿态计算的精度。

功能:在测量单位中对角速度积分后计算角速度和角度。

原理:要了解三轴陀螺仪的原理,首先要知道科里奥利力。 科里奥利力是一种惯性力或虚拟力,作用于相对于惯性系旋转的参考系内运动的物体。 科里奥利力来自物体的惯性运动。

当质点相对于惯性系做直线运动时,由于自身的惯性,其相对于旋转系的运动轨迹是一条曲线。 基于旋转系统,我们相信有一个力驱动粒子的轨迹形成一条曲线。 科里奥利力就是对这种偏差的描述,即当直线运动放在旋转系统中时,直线的轨迹会发生偏移,但实际上不做直线运动的问题不受 的力量。 建立这样的虚拟力称为科里奥利力。

因此,在陀螺仪中,我们选择两个匀速运动且运动相位相差-180度的物体,即两个质量块运动方向相反,大小相同。 它们产生的科里奥利力是相反的,从而压缩两个相应电容极板的运动,从而产生微分电容变化。 电容的变化与旋转角速度成正比。 旋转角度的变化可以从电容中获得。

Ericco不仅有FOG IMU,还有MEMS IMU、高精度导航水平仪和寻北水平仪。 如果您有兴趣,请随时与我们联系。

网址:https://www.ericcointernational.com/inertial-measurement-units

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