在空間飛行器的慣性測(cè)量系統(tǒng),機(jī)器人的機(jī)械臂延展確定,車船體傾斜測(cè)量,巖體傾向判斷和工程鉆孔軌跡檢測(cè)等許多方面都需要測(cè)量物體的傾斜和方向等參數(shù)。
飛行器上的姿態(tài)指示系統(tǒng)主要是指測(cè)量和指示飛機(jī)姿態(tài)的儀表系統(tǒng),它為飛行員和其他機(jī)載電子設(shè)備(如飛行指引系統(tǒng),自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和雷達(dá)等)提供俯仰角,橫滾角和偏航角等參數(shù)信息。傳統(tǒng)姿態(tài)指示系統(tǒng)主要由地平儀飛行器,轉(zhuǎn)彎儀和側(cè)滑儀組成,體積較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度較差,現(xiàn)在廣泛使用的數(shù)字式姿態(tài)指示系統(tǒng)采用了高精度陀螺和加速度計(jì),精度大大提高,但由于傳統(tǒng)的高精度陀螺扛過(guò)載能力較差,體積大且價(jià)格貴,其應(yīng)用領(lǐng)域受到極大的限制。
隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展,采用了MEMS的加速度傳感器應(yīng)用到小型飛行器上的條件變得成熟起來(lái)?;贛EMS技術(shù)的加速度傳感器除了具有上述有點(diǎn)。還具有扛沖擊,高可靠性和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
在地球任何物體都受到重力的作用產(chǎn)生加速度,加速度傳感器可以用來(lái)測(cè)定變化或恒定的加速度。
把三軸加速度傳感器固定在物體上,當(dāng)物體姿態(tài)改變事,加速度傳感器的敏感軸相對(duì)于重力場(chǎng)發(fā)生變化,加速度傳感器的敏感軸輸出重力在其相應(yīng)方向產(chǎn)生的重力分量信號(hào)。在靜止?fàn)顟B(tài)下,3個(gè)軸向的輸出為重力加速度分別在3個(gè)軸向的分量,如圖,輸出的大小與3個(gè)軸向與豎直方向的夾角有關(guān)。
軸向與豎直方向的夾角越小,其輸出值就越大,反之,輸出就越小。因而通過(guò)3個(gè)軸向輸出的大小,就可以推出3個(gè)軸向與豎直方向的夾角,從而解算出相關(guān)的傾角信息。傾角指示系統(tǒng)主要由MEMS加速度傳感器,信號(hào)調(diào)理電路,單片機(jī),電壓基準(zhǔn)電路和串行通信接口電路等部分組成,系統(tǒng)框圖如下通過(guò)上述設(shè)計(jì),便可得到飛行器的傾角信息。