導讀：陀螺儀與加速計最大的不同是，陀螺儀的量測數(shù)據(jù)比較偏向斜度、偏航等動態(tài)信息，反而與重力、線性動作感測數(shù)據(jù)無關(guān)，陀螺儀多在偵測物體水平改變狀態(tài)時較能達到效用，無法如加速度計對于物體移動或移動動能具較高的感測能力。而加速度計與之相反，因而將加速度計與陀螺儀整合，應(yīng)用價值將大幅提升。
MEMS陀螺儀目前廣泛用在數(shù)字相機的電子防震設(shè)計、筆記型計算機的硬盤防摔落動態(tài)保護、3D空間鼠標、數(shù)字電子羅盤、汽車的電子穩(wěn)定控制(Electronic Stabilty Program；ESC/ESP)等系統(tǒng)設(shè)計之中，或是搭配自動控制系統(tǒng)、機器人控制手臂之動態(tài)平衡設(shè)計方案中。
有趣的是，目前多數(shù)以加速度計搭配陀螺儀通常經(jīng)過整合設(shè)計、來建構(gòu)可進行動態(tài)追蹤與捕捉3D空間的完整運動軌跡，而取得3D動態(tài)軌跡后，除可實時產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)供用戶搭配系統(tǒng)操控的人機接口應(yīng)用外，也可以提供更高精細度的動態(tài)數(shù)據(jù)，讓體感控制、動態(tài)感測的反饋操控表現(xiàn)更為細致，讓系統(tǒng)提供更具現(xiàn)場感受的用戶使用體驗。
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以現(xiàn)有的陀螺儀MEMS組件為例，MEMS陀螺儀(Gyroscope)又名角速度計，其實MEMS陀螺儀的核心組件，是一組經(jīng)過硅制程的微加工機械組合，在硅結(jié)構(gòu)設(shè)計上為參照一組如同音叉機制的運轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用裝置的角速度感測，其工作原理為由相互正交之振動與轉(zhuǎn)動導致的交變科里奧利力，至于振動的物體由柔軟之彈性結(jié)構(gòu)懸掛于基座上，MEMS陀螺儀整體動力學系統(tǒng)，是由2D彈性阻尼系統(tǒng)整合，系統(tǒng)中的振動和轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的科里奧利力將角速度之能量轉(zhuǎn)移至傳感模式，角速率轉(zhuǎn)換為特定感應(yīng)結(jié)構(gòu)的直向位移，透過MEMS的結(jié)構(gòu)進而取得變化量的感測信息。
至于陀螺儀與加速計最大的不同是，陀螺儀的量測數(shù)據(jù)比較偏向斜度、偏航等動態(tài)信息，反而與重力、線性動作感測數(shù)據(jù)無關(guān)，陀螺儀多在偵測物體水平改變狀態(tài)時較能達到效用，無法如加速度計對于物體移動或移動動能具較高的感測能力。相反的，加速度計可在偵測物體移動狀態(tài)具較高實用效益，但卻無法感測物體的小幅角度改變。因而將加速度計與陀螺儀整合，即可讓動態(tài)感測系統(tǒng)同時具備直向速度與轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)的感測信息，讓動態(tài)感測系統(tǒng)的偵測范圍更全面、完整。
在MEMS的節(jié)能設(shè)計方面，在系統(tǒng)毋須使用動態(tài)感測應(yīng)用時，MEMS可以搭配關(guān)閉部分功能達到高效節(jié)能效用。例如，在陀螺儀設(shè)計方案中，可將陀螺儀的傳遞訊號與調(diào)節(jié)電路區(qū)分為馬達驅(qū)動部份、加速傳感器感應(yīng)電路兩大部份，馬達驅(qū)動部份為利用靜電驅(qū)動的原理令機械組件產(chǎn)生前／后振蕩，產(chǎn)生感測過程所需的諧振作用，至于感應(yīng)部份為利用量測系統(tǒng)電容變化量，來取得科里奧利力的數(shù)值變化，于對應(yīng)感應(yīng)質(zhì)點上所生成的微弱位移數(shù)據(jù)，將角速率變化量，轉(zhuǎn)換成對比角速度變化量之對應(yīng)模擬訊號(或數(shù)字訊號)輸出。
