一、MEMS是什么？

MEMS是英语微机电系统的缩写，是微电子机械系统。 微电子机械系统(MEMS )技术是基于微米/纳米技术(micro/nanotechnology )的21世纪前沿技术，是指设计、加工、制造、测量和控制微米/纳米材料的技术采用它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。微电子技术与微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA与芯片键合等技术)相结合的制造技术，性能优异、价格低廉、小型化微电子机械系统(MEMS )是近年来发展起来的一门新兴的多学科交叉技术，该技术将对未来的人类生活产生革命性的影响。 它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。

二、MEMS陀螺(gyroscope )工作原理

传统的陀螺主要利用角动量守恒原理，主要是一个不断旋转的物体，其旋转轴的方向不会随承载它的支架的旋转而变化。 但是，MEMS陀螺仪(gyroscope )的工作原理并非如此。 因为使用微机械技术在硅片基板上加工出可旋转的结构并不是一件容易的事。 MEMS陀螺利用多情康乃馨的奥利力——旋转物体在有径向运动时受到的切向力。 介绍如何激发多情的康乃馨奥利力。

在空间中设置动态坐标系(图1 )。 用以下方程计算加速度，得到径向加速、奥利加速度、向心加速度三项。

如果物体不在圆盘上径向运动，就不会产生多情的康乃馨奥利力。 因此，在MEMS陀螺仪的设计上，该物体被驱动为不断径向运动和振动，与之对应的多情康乃馨的奥利力可能不断横向变化，使物体横向微小振动。 相位正好与驱动力相差90度。 (图2 ) MEMS陀螺通常有两个方向的活动电容板。 当向径向电容板施加振动电压时，物体沿径向工作(类似于加速度计的自检模式)，而横向电容板测量由于横向多情康乃馨的奥利运动而引起的电容变化)；加速度计测量加速度)。 多情康乃馨的奥利力与角速度成正比，可以根据容量的变化计算角速度。

图3是z轴MEMS陀螺仪。 采用将闭合电路、数字输出、传感器芯片和ASIC芯片分开平放连接的封装方法。

三. MEMS陀螺(gyroscope )结构

虽然MEMS陀螺(gyroscope )的设计和工作原理可能各种各样，但所公开的MEMS陀螺均采用振动物体感知角速度的概念。 证明了为利用振动诱导和检测多情康乃馨奥利力而设计的MEMS陀螺无回转部件，无需轴承，可采用微机械加工技术批量生产。

大多数MEMS陀螺依赖于相互正交的振动和旋转产生的交替多情的康乃馨奥利力。 振动物体以柔软的弹性结构悬挂在基座上。 整体动力学系统是二维弹性阻尼系统，在该系统中由振动和旋转引起的多情康乃馨奥利力将与角速度成正比的能量转移到传感器模式。

通过改进设计和静电调整，使驱动和传感的谐振频率一致，尽可能实现能量转移，获得最大灵敏度。 大多数MEMS陀螺驱动和传感器模式完全匹配或接近，对系统振动参数的变化非常敏感，这些系统参数会改变振动的固有频率，因此需要良好的控制架构来进行修正。 在需要高质量系数(q )的情况下，驱动和引导的带宽必须变窄。 增加1%的带宽可能会降低20%的信号输出。 (图2 (a ) )另外，阻尼的大小也会影响信号输出。 (图2 (b ) )

由一般的MEMS陀螺结构的驱动部(图3 )和电容器板形状的传感器部构成。 (图5 )根据设计的不同，也有解除驱动器与传感的结合的结构。 (图6 ) )。

四. MEMS陀螺(gyroscope )的分类与比较

根据近几年国内外文献，目前常见的几个帧的精度范围如下图1所示。

由图1可知，陀螺仪精度的分布约相差8位，但根据其精度范围大致分为超高精度陀螺仪、中高精度陀螺仪、低精度陀螺仪这3种。

五、主要参数—重要参数有分辨率(Resolution )、零点漂移、灵敏度(Sensitivity )、零偏振稳定性、带宽和测量范围等。 这些参数是评价MEMS陀螺性能好坏的重要标志，同时也决定了陀螺的应用环境。

六.应用

1、惯性平台惯性稳定平台是运载工具(导弹、

飞机、战车及舰船)的运动干扰，不断调整平台的姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准。 2、 姿态平衡     由于陀螺仪在工作状态下，保持绝对姿态，所以可以指示飞机飞行时姿态，以保证飞行员掌握以及控制飞机的飞行姿态，保证飞机安全，正常飞行。 3、电子设备     陀螺仪应用于数码相机、数码摄像机中，则可以实现防抖功能，使拍摄的照片、录像更加清晰、真实。也用于手机定位和手机游戏操控。