【在线研讨会讲义PPT下载】适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案

ADIForum

on Jun 12, 2016

什么是IMU，它代表惯性测量单元。当有人提到这个缩写名称时，我们先看一下传感器功能，它们能做什么。想象一个笛卡尔坐标系，如下图所示，具有x轴、y轴和z轴，传感器能够测量各轴方向的线性运动，以及围绕各轴的旋转运动。这就是所有惯性测量单元的根本出发点，所有惯性导航系统都是据此而构建。

对于复杂且高动态惯性配置的MEMS IMU应用，评估功能时需要考虑许多属性。在设计周期早期评估这些属性优于追逐开放性成果，从而实现“尽可能精确”。ADI近期举行的在线研讨会【适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案】概述了这些属性以及关键应用条件。

点击链接http://webinar.eccn.com/details/2016060810005616.html 可查看研讨会回放哦~

同时，版主还上传了此次研讨会的讲义，需要的大侠请点击附件下载

02-17-16IndustrialMEMSWebcast_CN_Final.pdf

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ADIForum

on Oct 28, 2016 9:30 AM

在此次论坛上，工程师朋友就MEMS IMU应用等方面提出了不少问题，ADI亚洲技术支持中心的专家团队提供了专业解答，我们整理其中部分技术问答分享给大家，供参考学习哦

提问内容	答复内容
10轴的方案吗有没有参考资料	ADIS16480是带算法的10轴IMU，ADIS16488， ADIS16448也是十轴的硬件。
你们提供算法吗	ADIS16480是带算法的。
请问这个硬件接口说明哪里可以下载到	可以到ADI的网站上下载：www.analog.com
请问有具体应用的实例吗谢谢	IMU广泛应用在机器人，无人机，医疗等领域
当摆动幅度是随机的不固定的时候，有什么好的算法处理图像失真吗？	这要用陀螺+加速度计+卡尔曼滤波算法+PLD控制来实现稳定
请问是应用高等数学的内容吗谢谢	高数和矩阵论是基础
请问跟踪精度在多少范围呀？	取决于你的积分时间。
MEMS IMU的主要应用领域?	工业，医疗，军工，汽车，通信等领域都有应用，可访问ADI网站看一些成功应用案例
这个mems可以用于轴承检测吗?	如果要做振动监测的话，只用低噪声，宽带宽的加速度计就可以了，不用IMU
工业级跟消费级的最主要差距在哪里，如何提高消费级的标准？	对用户来说，最直接的区别就在封装上，一目了然。工业级一般不会用塑料封装的。看性能的化，简单的说，工业级的长期稳定性，经历极端条件后的重复性都是消费级无法比拟的。对比工业级和消费级的数据手册，你也会发现，消费级器件很多指标都不给。
工业mems和消费类mems封装一样吗?	一个陶瓷，一个塑料
功耗与性能有关系吗？	一般来说功耗和噪声是trade off的。
ADI在移动应用方面有哪些突破性的传感器?	你说的移动是室内定位吗？我们的IMU ADI16448, ADIS16488等被广泛应用在这一领域。当然，对于这种应用，算法也非常关键。
如何保持图像稳定?	加平稳平台，平稳平台的控制要用MEMS检测。
准确率怎么样??	以ADIS16480为例，俯仰角和滚转角精度可达0.1度
有经济学倾角测量的方案吗?	ADIS16209, ADXL362, ADXL350等都可做倾角监测，各有特点。
高性能mems tmu 能否应用于环境复杂的工业领域，对电磁环境是否有特殊要求？	陀螺和加速度计对磁场不敏感。但地磁传感器不行。
如果应用在在无人机上有什么亮点?	陀螺振动状态下的输出精度，加速度在振动状态下经滤波后，零点不会漂。
适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案有具体应用实例吗	可访问ADI网站，上面有一些客户已经授权的，我们可以说名字的案例，比如机器人和医疗类的相关应用。
这个传感器应用有什么优势?	精度，长期稳定性，尤其是在振动，超程，高低温变化等极端条件下。
请问怎么理解传感器的融合过程? 谢谢	因为各种传感器都有缺点，经过融合后会互补它们的缺点，提高系统精度。
adi芯片的功耗怎么样？	取决于你要的系统指标，ADI有非常出色的低功耗技术。比如MEM加速度计ADXL362，是几年前的产品了，但到目前为止，还没有哪颗量产芯片能达到他的功耗水平。
IMU的优势有哪些方面？	ADI的IMU把客户需要做的硬件工作都做好了，让用户可以专注于软件。
adi也有自己的传感器产品吧？	今天将的就是，还有单芯片的加速度计，陀螺等，比如ADXL362, ADXRS646
应用在无人机上有什么亮点?	已回答过，振动状态和全温范围内的稳定性。
传感器可以支持哪些通信协议？	现在IMU用的都是标准SPI
高性能mems tmu 能否应用于环境复杂的工业领域，对电磁环境是否有特殊要求？	MEMS加速度计和陀螺都磁都不敏感。
复位线如果不用,要怎么处理?悬空还是怎样呢?	可以悬空或disable.
ADIS16448里面有哪些传感器	加速度计，陀螺仪，磁力计，气压计。
应用场景能多讲讲吗？	可以访问ADI网站了解更多应用。
专家在吗?我有问题要提	在
功耗有多少？	不同器件功耗不同，具体可看数据手册。
现在的陀螺仪越来越普遍了，不知到咱们的传感器检测精度为多少？	以ADIS16480为例，可达0.1deg
针对这个传感器有什么好的数据滤波算法?	推荐去看卡尔曼滤波和捷联惯导算法。
ADI公司的加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。客户理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。
对于六轴传感器一般采用的数字滤波方法有哪些能不能推荐介绍一下谢谢	常用的是互补滤波、卡尔曼滤波、捷联惯导算法。
请问专家融合的分辨率怎么设置或者具体有什么参数?谢谢	传感器融合后系统精度取决于硬件和算法，以ADIS16480为例，它利用ADIS16488A的硬件加上标准的卡尔曼滤波算法后，俯仰和滚转角精度静态精度可达0.1度，航向角可达0.3度。
MEMS IMU 最多可以测量多少个自由度?	目前ADI的产品可测多达10个自由度，比如ADIS16448和ADIS16488等。
请问该传感器对周围磁场的影响敏感吗?	加速度计和陀螺仪对磁场都不敏感。
在不影响性能的情况下传感器最小采集间隔是多少?	不同传感器的采样间隔不同，具体可查数据手册。
图为ADI公司的加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。
有漂移矫正功能吗?	在静止状态下都可以校准。
如何理解加速度计的倾斜检测？	加速度计测量倾角是通过重力加速度在各轴向分量计算的，请参考应用笔记AN1057
有经济型倾角测量的方案吗?	可考虑ADIS16209, ADXL350, ADXL362，都可以做倾角计。
这个传感器应用有什么优势?	长期稳定性和可靠性，以及高精度。
本次解决方案的主要应用领域是什么？	工业、医疗、军工。
MEMS器件存取时对静电防护的要求高吗?回流焊时,对温度要求严格吗?	IMU都是直插的模块，不需要过回流焊。需要过回流焊的器件一般都符合JEDEC标准。
MEMS加速计在使用过程中可以根据需要通过软件进行校准吗？	提供基准面就可以校正加速度计。
ADI在加速度和惯性测量方面比其他公司有哪些优势?	精度、功耗、长期稳定下，尤其是在极端条件下的精度，比如振动和高低温。
各个接口功能有没有描述?	SPI接口详细描述请参考响应数据手册
ADIS16480是带算法例程在哪可以找到？	ADIS16480已经集成了算法
用MEMS能进行定位应用或是偏移预测吗？	可以，MEMS器件是室内导航中常用的传感器。
工业级的MEMS能不能用于滚筒振动检测	当然可以，但工业级的器件价格较高，如果用在洗衣机等白色家电中，成本偏高。
因摆动抖动影响的误差是多少呢?	一般量程越小，抖动越大，影响就越大。
最小封装功耗有多少？	ADIS16460功耗典型值44mA
有相关的解决方案和案例吗？	ADIS16480就是带算法的器件
精确度多高?	.以ADIS16480为例，它利用ADIS16488A的硬件加上标准的卡尔曼滤波算法后，俯仰和滚转角精度静态精度可达0.1度，航向角可达0.3度。
有无独特的创新优势？	内核传感器都是差分结构的，充分抑制振动带来的影响。可关注deg/sec/g这一指标。
是否也有多种不同的封装形式可供客户灵活选用?	是的，ADI可以提供封装好的直插模块，也可以提供内核传感器。内核传感器也有不同的封装，比如低端的塑料封装和高端的陶瓷封装。
MEMS器件的功耗如何？	不同器件的功耗都可以在数据手册中查到。
ADIS16480可以最高识别多少个G的过载?	ADIS16480的加速计最小量程是10g，一旦超过10g，有可能会削波输出，但输出依然是稳定的。
ADIS16480可以最高识别多少个G的过载?	ADIS16480的加速计最小量程是10g，一旦超过10g，有可能会削波输出，但输出依然是稳定的。
加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。

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ADIForum

on Oct 28, 2016 9:30 AM

提问内容	答复内容
10轴的方案吗有没有参考资料	ADIS16480是带算法的10轴IMU，ADIS16488， ADIS16448也是十轴的硬件。
你们提供算法吗	ADIS16480是带算法的。
请问这个硬件接口说明哪里可以下载到	可以到ADI的网站上下载：www.analog.com
请问有具体应用的实例吗谢谢	IMU广泛应用在机器人，无人机，医疗等领域
当摆动幅度是随机的不固定的时候，有什么好的算法处理图像失真吗？	这要用陀螺+加速度计+卡尔曼滤波算法+PLD控制来实现稳定
请问是应用高等数学的内容吗谢谢	高数和矩阵论是基础
请问跟踪精度在多少范围呀？	取决于你的积分时间。
MEMS IMU的主要应用领域?	工业，医疗，军工，汽车，通信等领域都有应用，可访问ADI网站看一些成功应用案例
这个mems可以用于轴承检测吗?	如果要做振动监测的话，只用低噪声，宽带宽的加速度计就可以了，不用IMU
工业级跟消费级的最主要差距在哪里，如何提高消费级的标准？	对用户来说，最直接的区别就在封装上，一目了然。工业级一般不会用塑料封装的。看性能的化，简单的说，工业级的长期稳定性，经历极端条件后的重复性都是消费级无法比拟的。对比工业级和消费级的数据手册，你也会发现，消费级器件很多指标都不给。
工业mems和消费类mems封装一样吗?	一个陶瓷，一个塑料
功耗与性能有关系吗？	一般来说功耗和噪声是trade off的。
ADI在移动应用方面有哪些突破性的传感器?	你说的移动是室内定位吗？我们的IMU ADI16448, ADIS16488等被广泛应用在这一领域。当然，对于这种应用，算法也非常关键。
如何保持图像稳定?	加平稳平台，平稳平台的控制要用MEMS检测。
准确率怎么样??	以ADIS16480为例，俯仰角和滚转角精度可达0.1度
有经济学倾角测量的方案吗?	ADIS16209, ADXL362, ADXL350等都可做倾角监测，各有特点。
高性能mems tmu 能否应用于环境复杂的工业领域，对电磁环境是否有特殊要求？	陀螺和加速度计对磁场不敏感。但地磁传感器不行。
如果应用在在无人机上有什么亮点?	陀螺振动状态下的输出精度，加速度在振动状态下经滤波后，零点不会漂。
适合高要求应用的高性能MEMS IMU解决方案有具体应用实例吗	可访问ADI网站，上面有一些客户已经授权的，我们可以说名字的案例，比如机器人和医疗类的相关应用。
这个传感器应用有什么优势?	精度，长期稳定性，尤其是在振动，超程，高低温变化等极端条件下。
请问怎么理解传感器的融合过程? 谢谢	因为各种传感器都有缺点，经过融合后会互补它们的缺点，提高系统精度。
adi芯片的功耗怎么样？	取决于你要的系统指标，ADI有非常出色的低功耗技术。比如MEM加速度计ADXL362，是几年前的产品了，但到目前为止，还没有哪颗量产芯片能达到他的功耗水平。
IMU的优势有哪些方面？	ADI的IMU把客户需要做的硬件工作都做好了，让用户可以专注于软件。
adi也有自己的传感器产品吧？	今天将的就是，还有单芯片的加速度计，陀螺等，比如ADXL362, ADXRS646
应用在无人机上有什么亮点?	已回答过，振动状态和全温范围内的稳定性。
传感器可以支持哪些通信协议？	现在IMU用的都是标准SPI
高性能mems tmu 能否应用于环境复杂的工业领域，对电磁环境是否有特殊要求？	MEMS加速度计和陀螺都磁都不敏感。
复位线如果不用,要怎么处理?悬空还是怎样呢?	可以悬空或disable.
ADIS16448里面有哪些传感器	加速度计，陀螺仪，磁力计，气压计。
应用场景能多讲讲吗？	可以访问ADI网站了解更多应用。
专家在吗?我有问题要提	在
功耗有多少？	不同器件功耗不同，具体可看数据手册。
现在的陀螺仪越来越普遍了，不知到咱们的传感器检测精度为多少？	以ADIS16480为例，可达0.1deg
针对这个传感器有什么好的数据滤波算法?	推荐去看卡尔曼滤波和捷联惯导算法。
ADI公司的加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。客户理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。
对于六轴传感器一般采用的数字滤波方法有哪些能不能推荐介绍一下谢谢	常用的是互补滤波、卡尔曼滤波、捷联惯导算法。
请问专家融合的分辨率怎么设置或者具体有什么参数?谢谢	传感器融合后系统精度取决于硬件和算法，以ADIS16480为例，它利用ADIS16488A的硬件加上标准的卡尔曼滤波算法后，俯仰和滚转角精度静态精度可达0.1度，航向角可达0.3度。
MEMS IMU 最多可以测量多少个自由度?	目前ADI的产品可测多达10个自由度，比如ADIS16448和ADIS16488等。
请问该传感器对周围磁场的影响敏感吗?	加速度计和陀螺仪对磁场都不敏感。
在不影响性能的情况下传感器最小采集间隔是多少?	不同传感器的采样间隔不同，具体可查数据手册。
图为ADI公司的加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。
有漂移矫正功能吗?	在静止状态下都可以校准。
如何理解加速度计的倾斜检测？	加速度计测量倾角是通过重力加速度在各轴向分量计算的，请参考应用笔记AN1057
有经济型倾角测量的方案吗?	可考虑ADIS16209, ADXL350, ADXL362，都可以做倾角计。
这个传感器应用有什么优势?	长期稳定性和可靠性，以及高精度。
本次解决方案的主要应用领域是什么？	工业、医疗、军工。
MEMS器件存取时对静电防护的要求高吗?回流焊时,对温度要求严格吗?	IMU都是直插的模块，不需要过回流焊。需要过回流焊的器件一般都符合JEDEC标准。
MEMS加速计在使用过程中可以根据需要通过软件进行校准吗？	提供基准面就可以校正加速度计。
ADI在加速度和惯性测量方面比其他公司有哪些优势?	精度、功耗、长期稳定下，尤其是在极端条件下的精度，比如振动和高低温。
各个接口功能有没有描述?	SPI接口详细描述请参考响应数据手册
ADIS16480是带算法例程在哪可以找到？	ADIS16480已经集成了算法
用MEMS能进行定位应用或是偏移预测吗？	可以，MEMS器件是室内导航中常用的传感器。
工业级的MEMS能不能用于滚筒振动检测	当然可以，但工业级的器件价格较高，如果用在洗衣机等白色家电中，成本偏高。
因摆动抖动影响的误差是多少呢?	一般量程越小，抖动越大，影响就越大。
最小封装功耗有多少？	ADIS16460功耗典型值44mA
有相关的解决方案和案例吗？	ADIS16480就是带算法的器件
精确度多高?	.以ADIS16480为例，它利用ADIS16488A的硬件加上标准的卡尔曼滤波算法后，俯仰和滚转角精度静态精度可达0.1度，航向角可达0.3度。
有无独特的创新优势？	内核传感器都是差分结构的，充分抑制振动带来的影响。可关注deg/sec/g这一指标。
是否也有多种不同的封装形式可供客户灵活选用?	是的，ADI可以提供封装好的直插模块，也可以提供内核传感器。内核传感器也有不同的封装，比如低端的塑料封装和高端的陶瓷封装。
MEMS器件的功耗如何？	不同器件的功耗都可以在数据手册中查到。
ADIS16480可以最高识别多少个G的过载?	ADIS16480的加速计最小量程是10g，一旦超过10g，有可能会削波输出，但输出依然是稳定的。
ADIS16480可以最高识别多少个G的过载?	ADIS16480的加速计最小量程是10g，一旦超过10g，有可能会削波输出，但输出依然是稳定的。
加速度芯片ADXL203 将其装载于机体并正常飞行，发现Z轴数据，在飞机启动时，即在高频振动下，Z轴数据的零点偏移。待飞机正常降落并停止运行时，数据零点回归至一个G.。该图为IMU在带有减震装置的情况下测得，如无减震装置，偏移误差将加大。理想的期望是Z轴数据的零点偏移在0.1G以内，这样软件上才好处理。目前想从硬件上快速解决这个问题。	这是受振动整流误差引起的，或者说是振动状态下的零点漂移问题。这需要选择振动整流误差比较小的器件，同时要有足够的量程来覆盖振动条件。建议选择18g量程版本的ADXL203，如还有问题，可以联系中国技术支持中心。

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