惯性测量系统,在航天飞船的建设和从事各种太空实验的时候,发挥了非常大的作用。作为传感器领域的工作者,看到神舟十一号飞船成功发射,禁不住把神舟十一号中所应用的传感器技术与自身所从事的领域相联系。其实,很多高精尖的领域,都少不了使用惯性测量系统。它的基本道理是:通过陀螺仪和加速度传感器,来测量出物体运动时的角速度和加速度,在通过一系列处理得到速度,计算出物体的位置和运动情况。
1、工作原理
惯性测量系统是以力的惯性定理为基础的。物体的力,加速度,质量的数学关系,就是它的理论基石。根据传感器类型的差异,我们可以采集到不同形式的物理量的变化:比如物体变形引起的变化,温度升降引起的变化,气泡收缩的变化,光照引起的变化。惯性测量系统就通过测量这些量的变化,在设计相关的转化电路,把这些物理量转化为电压的输出。这种通过物体运动中加速度的变化来反应物体状态信息的惯性测量方法应用广泛。
2、技术参数
首先是测量加速度的灵敏度,这是一个基础参数。测量单元的敏感程度越高,测量的电压变化越精确,电压所转化的状态位置也越精确;其次是测量单元的刷新速率,刷新的速率越快,测量单元的反应越灵敏,测得的数据的效度就越高。测量单位的补偿单元,主要是温度补偿,有很多测量单元自带温度补偿单元,补偿的范围在30度-70度之间(摄氏)。但是需要注意的是:惯性单元的精度也不是越高越好,要同时考虑测量范围和精度,在二者间寻找一个平衡点。
3、应用MEMS技术的惯性测量系统
MEMS技术被广泛的应用在惯性传感领域。在人机互动,无人机控制,桥梁监测等各个领域都有着应用。由于MEMS所做成的测量单元体积小,精度高,便于携带等特点,现在的惯性测量系统都离不开MEMS技术的使用。
神舟十一号与天宫二号成功实现了交会对接。惯性测量系统在其中发挥了重要的测量作用。它可以精确的发送给地面指挥中心,飞船的运行位置,运行状态。随着该技术的逐渐普及。惯性测量系统也在逐渐由军用领域慢慢向民用领域转变,比如应用在导航,医疗,人生安全保证等多个领域。不久的将来,应用于高精尖技术的惯性测量系统将逐渐变得越来越贴近生活。
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