MEMS陀螺儀是一種用來測量角速度和角位移的MEMS傳感器，在消費電子、汽車電子、醫(yī)療電子、工業(yè)機器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本期專業(yè)MEMS測試設(shè)備方案服務(wù)商SPEA為大家簡單介紹下MEMS陀螺儀的原理和分類。

MEMS陀螺的基本原理是利用科里奧利力進行能量的傳遞，將諧振器的一種振動模式激勵到另一種振動模式，后一種振動模式的振幅與輸入角速度的大小成正比，通過測量振幅實現(xiàn)對角速度的測量?？评飱W利力加速度是動參系的轉(zhuǎn)動與動點相對動參系運動相互耦合引起的加速度。它的方向垂直于角速度矢量和相對速度矢量。判斷方法按照右手旋進規(guī)則進行判斷。

假如質(zhì)點以非?？斓乃俣妊剞D(zhuǎn)盤徑向做簡諧振動，利用右手旋進準則可判斷出，質(zhì)點將在轉(zhuǎn)盤上不停地沿垂直于簡諧振動方向和轉(zhuǎn)盤角速度兩方向垂直的第三方向振動，利用這一原理就可制作出MEMS陀螺儀。

如果物體在圓盤上沒有徑向運動，科里奧利力就不會產(chǎn)生。因此，在 MEMS 陀螺儀的設(shè)計上，這個物體被驅(qū)動，不停地來回做徑向運動或者震蕩，與此對應(yīng)的科里奧利力就是不停地在橫向來回變化，并有可能使物體在橫向作微小震蕩，相位正好與驅(qū)動力差90 度。MEMS 陀螺儀通常有兩個方向的可移動電容板。徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體作徑向運動，橫向的電容板測量由于橫向科里奧利運動帶來的電容變化。因為科里奧利力正比于角速度，所以由電容的變化可以計算出角速度。

MEMS 傳感器的傳感電容變化量極其微小，比如典型的表面微加工的加速度計，傳感電容原始值僅為50 fF~1 pF，傳感電容極板間初始距離為1μm 左右，相應(yīng)所產(chǎn)生的傳感電容變化量只有0.38×10-18 F。如此小的電容變化量經(jīng)常會淹沒在各種噪聲中，測試電路測試精度還會受到各種寄生電容的影響，所以說設(shè)計高精度的微弱電容讀出電路是個巨大的挑戰(zhàn)。