[发明专利]一种基于MEMS传感器的惯性测量组合的装配体结构

说明书

本发明公开了一种基于MEMS传感器的惯性测量组合的装配体结构，采用了低成本MEMS传感器作为惯性参数敏感元器件，能够实时采集传感器的工作环境温度，并实现陀螺仪惯性参数和温度信号的数字量输出，可降低温度对MEMS器件精度影响，避免了加速度计与陀螺仪数模转换的信号干扰，具有体积小、成本低、功耗小、输出参数全面的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS传感器的惯性测量组合装配体结构，属于惯性测量领域。

背景技术

MEMS惯性测量组合采用MEMS加速度计和MEMS陀螺仪作为惯性参数敏感器件，具有体积小、质量轻、易于集成化、价格低、功耗小等优点，广泛应用于航空航天、智能手机、汽车控制、辅助导航等领域。MEMS器件较激光、光纤等惯性测量传感器具有精度低、对温度变化敏感的特点，因此控制MEMS传感器的环境温度是提高MEMS惯性测量组合精度的重要方法。

现有技术中加速度信号与陀螺仪信号在数模转换时容易产生相互干扰，且占用空间较大，质量较重，成本较高，复杂的结构不利于电气部分的精细化管理，容易出现电装混乱的状况。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为克服现有技术不足，提供一种基于MEMS 传感器的惯性测量组合的装配体结构，通过增加陀螺仪AD信号处理电路将陀螺仪惯性参数及工作环境温度参数以数字量形式输出，将陀螺仪AD信号处理电路安装固定在基座底部的密闭腔体内，实现物理隔离，防止加速度信号与陀螺仪信号在数模转换时相互干扰。

本发明的技术解决方案是：

一种基于MEMS传感器的惯性测量组合的装配体结构，包括MEMS加速度计电路板、MEMS陀螺仪电路板、陀螺AD信号处理电路板和基座，基座为传感器提供三轴正交安装的基准及陀螺仪AD信号处理电路板安装空间，MEMS 加速度计电路板为X、Y、Z三轴正交设置的单轴MEMS加速度计电路板，感应并输出组合的线加速度模拟信号及加速度计温度模拟信号，MEMS陀螺仪电路板为X、Y、Z三轴正交设置的单轴MEMS陀螺仪电路板，感应并输出组合的角速率模拟信号及陀螺仪温度模拟信号，陀螺AD信号处理电路板为 MEMS陀螺仪电路板供电，同时实时采集角速率模拟信号及陀螺仪温度模拟信号，并将模拟信号转换成数字量信号后对外输出。

MEMS陀螺仪电路板安装平面的垂直度误差在20μm以内。

三个MEMS加速度计电路板的外形尺寸及安装尺寸一致，MEMS加速度计电路板安装平面相互之间的垂直度误差在20μm以内。

同一轴向MEMS加速度计电路板和MEMS陀螺仪电路板的平行度误差在20 μm以内。

基座表面进行黑色瓷质氧极化处理。

基座顶部的两边留有出线槽，三个MEMS加速度计电路板的导线在顶部绑扎成线束后通过左侧走线槽引出，三个MEMS陀螺仪电路板导线在顶部绑扎成线束后通过右侧走线槽引出，基座底部的圆形空腔内安装陀螺仪AD信号处理电路板，基座底部上侧留有走线槽，陀螺AD信号电路板的导线经过走线槽与外部电路连接，基座与外界进行机械连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明采用了低成本MEMS传感器作为惯性参数敏感元器件，能够实时采集传感器的工作环境温度，并实现陀螺仪惯性参数和温度信号的数字量输出，可降低温度对MEMS器件精度影响，避免了加速度计与陀螺仪数模转换的信号干扰，具有体积小、成本低、功耗小、输出参数全面的特点。

附图说明

图1为本发明结构原理框图；

图2为本发明结构组件图；

图3为本发明MEMS加速度计电路板外形尺寸图；

图4为本发明MEMS陀螺仪电路板外形尺寸图；