Gyroskop med hög precision

Högprecisions-vinkelhastighetssensorer – Högnoggrann mätning av rotationsrörelser

Gyroskopsensorer används för att mäta rotationsrörelser, vinkelhastigheter eller rotationshastigheter (°/s) utan att en fast referenspunkt krävs. Detta skiljer gyroskop från alla andra instrument som mäter rotation, exempelvis rotationsgivare eller rotationspotentiometrar. Tack vare den senaste MEMS-sensortekniken i kisel möjliggör våra högprecisionsgyroskop noggrann mätning av rotationshastighet även under krävande förhållanden och vid höga temperaturer. Gyroskop är en integrerad del av system för stabilisering av plattformar, robotar, flygande farkoster som drönare och många andra applikationer.

Utöver våra högprecisionsgyroskop erbjuder vi även:

• Standardgyroskopsensorer: MEMS-baserade gyroskop med 1, 2, 3 eller 6 axlar för industriella applikationer och OEM-lösningar – noggranna och kostnadseffektiva. Mätområde: 100°/s och 200°/s.
• Tröghetsmätsystem: IMU-plattformar (Inertial Measurement Unit) med tre accelerometrar och tre gyroskopsensorer för navigationsapplikationer. Mätområde: ±75°/s till ±900°/s.
• Inbyggda gyroskopsensorer: För direkt systemintegration – platsbesparande, robusta och kostnadseffektiva. Mätområde: ±25°/s till ±900°/s.

Funktionsprincip för högprecisions-vinkelhastighetssensorer

Högprecisions-vinkelhastighetssensorer arbetar vanligtvis med Corioliseffekten eller använder optiska mätprinciper, såsom fiberoptiska gyroskop (FOG), eller andra högprecisionsmetoder. De registrerar rotationshastigheten genom att utnyttja Corioliskraften. I våra gyroskopsensorer används en vibrerande eller resonerande ring som tillverkas i kisel med hjälp av DRIE-processen (Deep Reactive Ion Etching). Ringen är upphängd med åtta par symmetriska ekrar. Denna djupetsningsprocess i kisel, tillsammans med den unika patenterade ringkonstruktionen, ger specifika geometriska egenskaper med mycket snäva toleranser för exakt balansering och hög termisk stabilitet.

I MEMS- och vibrationsgyroskop används en vibrerande struktur inuti sensorn. När sensorn roterar påverkar Corioliskraften denna struktur, vilket förändrar dess svängning. Denna förändring registreras och omvandlas till en elektrisk signal som är proportionell mot vinkelhastigheten.

I särskilt högprecisionssystem, såsom fiberoptiska gyroskop, mäts ljusets fasförskjutning i en optisk fiber för att registrera rotationsrörelser med extrem noggrannhet.

Dessa tekniker möjliggör:

• mycket låg biasdrift
• hög upplösning
• utmärkt repeterbarhet
• stabila mätvärden även över långa tidsperioder

Hur skiljer de sig från andra MEMS-gyroskop?

Till skillnad från många andra MEMS-gyroskop har våra gyroskop inga smala spalter som kan orsaka störningar eller problem med vidhäftning (stiction). Detta ger högre prestanda: både bias och skalfaktor är stabilare, även över ett större temperaturområde. Dessutom är de mer motståndskraftiga mot vibrationer och stötar. En ytterligare fördel med denna konstruktion är att sensorerna i grunden är okänsliga för hastighetsfel som orsakas av acceleration.

Typiska applikationer

Högprecisions-vinkelhastighetssensorer används främst i avancerade applikationer:

• Navigationssystem (INS/IMU)
• Flyg- och rymdteknik
• Försvars- och säkerhetsapplikationer
• Plattformsstabilisering
• Robotik och autonoma system
• Geodetiska mätsystem
• Precisionsmätteknik
• Forskning och utveckling

Fördelar med högprecisions-vinkelhastighetssensorer

• Högsta mätnoggrannhet
  Idealisk för applikationer med mycket höga krav på precision och repeterbarhet.
• Mycket låg drift (biasstabilitet)
  Tillförlitliga mätvärden även vid långvariga mätningar.
• Hög upplösning och känslighet
  Registrerar även de minsta rotationsrörelserna.
• Stabil prestanda under krävande förhållanden
  Lämplig för utmanande miljöer med temperaturvariationer eller vibrationer.
• Integration i komplexa mätsystem
  Perfekt för IMU-, INS- och navigationssystem.

Hur väljer man rätt högprecisions-vinkelhastighetssensor?

Valet av en lämplig högprecisions-vinkelhastighetssensor beror i hög grad på applikationens specifika krav. Särskilt vid mycket noggranna mätuppgifter är en noggrann anpassning av sensorparametrarna avgörande för tillförlitliga resultat.

• Biasstabilitet och drift
  För högprecisionsapplikationer – särskilt inom navigations- eller långtidsmätsystem – är en så låg biasdrift som möjligt avgörande. Hög biasstabilitet säkerställer att mätvärdena förändras minimalt över tid.
• Mätområde (vinkelhastighet)
  Sensorn måste vara dimensionerad för de förväntade rotationshastigheterna. Ett alltför stort mätområde kan minska upplösningen, medan ett alltför litet område kan leda till mättnad.
• Upplösning och brusnivå
  Låg brusnivå och hög upplösning är avgörande för att på ett tillförlitligt sätt registrera även mycket små rörelser. Detta är särskilt viktigt i precisa regler- och stabiliseringssystem.
• Teknik (MEMS, FOG etc.)
  Beroende på applikationen erbjuder olika tekniker specifika fördelar: MEMS-sensorer för kompakta och kostnadseffektiva lösningar samt fiberoptiska gyroskop (FOG) för maximal noggrannhet och minimal drift. Valet av teknik har stor påverkan på systemets prestanda.
• Omgivningsförhållanden
  Temperaturintervall, vibrationer, mekaniska belastningar och elektromagnetisk påverkan kan påverka mätnoggrannheten. För krävande miljöer bör robusta och temperaturkompenserade sensorer väljas.
• Systemintegration och gränssnitt
  Förutom själva sensordatan är även gränssnitt (analoga, digitala, CAN etc.) och integrationen i befintliga system viktiga. Rätt signalbehandling och enkel integration sparar tid och ökar systemets tillförlitlighet.

Vi hjälper dig gärna att välja den optimala högprecisions-vinkelhastighetssensorn – från den första kravanalysen till fullständig integration i ditt mätsystem. Kontakta oss!