正确使用陀螺仪:以合理的成本获得高端战术级性能
德国不来梅大学应用空间技术和微重力中心 (ZARM) 的研究人员熟悉这一挑战:在不来梅落塔(一个提供世界上最先进的微重力条件的研究实验室)中创造类似太空的条件,以负责任的投资水平进行高精度传感器监控至关重要。因此,多年来 ZARM 一直在利用 ASC 的三轴陀螺仪和加速度计,包括基于 MEMS 的 ASC 283 高端战术级陀螺仪。
类似 FOG 的高级导航性能
不来梅微重力研究人员的一个关键参数是捕获并准确处理通常在跌落测试中观察到的最小角速度。ASC 283-010 +/-10 °/s 的极窄测量范围可以实现这一点。然而,ASC 283 系列还提供高达 400 °/s 的测量范围,以支持广泛的应用。
该 MEMS 振环陀螺仪模型的偏置稳定性低于 0.1 °/h,与光纤陀螺仪 (FOG) 和其他高端解决方案的偏置稳定性相匹配,而后者的成本通常要高得多。这种引人注目的偏置稳定性对于实现高级设置所需的精度水平至关重要,包括微重力研究以及航空、航天和国防工业中的陀螺罗盘或姿态航向参考系统 (AHRS) 等精确导航应用。
在最小“噪音”水平下提供出色的分辨率
对于实现卓越性能至关重要的另一个参数是陀螺仪的角度随机游走 (ARW)。与加速度计的噪声水平类似,陀螺仪的 ARW 单元表征可能影响测量结果的“背景噪声”量,从而影响精密导航系统的结果。
为此,ASC 283 系列实现了低于 0.01 °/√h 的 ARW。因此,惯性陀螺仪用于船舶、水下和遥控潜水机器人导航,以确保精确的陀螺罗盘,而且即使在浅水中也无法获得 GNSS 信号,而磁力计很容易受到船舶金属壁的阻碍。
在航空领域,惯性参考系统也用于导航。它们确定飞机相对于地面的位置、速度和飞行姿态。作为 AHRS 的一部分,惯性测量单元 (IMU) 用于确定横滚角、俯仰角和偏航角的变化。为了使这些 IMU 提供所需的精度,集成陀螺仪必须优于 5°/h。ASC 283 的偏置稳定性 <0.1 °/h,非常适合在这些 IMU 中使用。
优质的工业级性能
然而,并非每个传感器应用都需要相同水平的精度和“战略级投资”。大多数传统的监控需求,例如汽车测试、铁路库存认证或以动态事件为主要焦点的建筑物结构监控,都可以通过使用 ASC 27x 系列的高性能工业级陀螺仪来满足。
这些单轴和三轴传感器的测量范围为 75-900 °/s,偏置稳定性为 12 °/h,ARW 为 0.2 °/√h,成本更加经济。它们通常更加紧凑,可以适应更小的空间,并且可以在任何需要高精度捕获原始信号的地方使用。而需要更高等级的陀螺仪来进一步处理原始信号。例如,通过测量角速度来计算角度和距离。任务越复杂,所用传感器技术的卓越偏置稳定性和 ARW 就变得越重要。
这就是为什么 ASC 既提供价格合理的工业级惯性陀螺仪系列,又提供高端战术级解决方案,在精确位置、方向和精确导航至关重要的情况下提供卓越的精度。
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