【TRANSDUCERS】陀螺仪性能提高10～100倍，实现技术相继发布

MEMS传感器的趋势之一是小型化与低成本化，而另一趋势则是高性能化。1990年前后MEMS陀螺仪的随机游走（Random Walk）性能为100°/√h左右，现在则提高到了0.1°/√h左右（图1）。20年内提高了约1000倍。陀螺仪的尺寸也缩小到了20年前无法想象的程度，而且价格降低，便携信息设备的用户界面及导航功能等也发展到了20年前难以想象的程度。

       但是，陀螺仪是性能具有5～6位数变化范围的传感器，高级导航仪用陀螺仪具备0.0001°/√h的性能。MEMS陀螺仪的性能还可以再提高10～100倍，最近，以此为目标的研发活动十分盛行，“TRANSDUCERS 2013”上也明显反映出了这种趋势。如果性能比目前再提高10～100倍的陀螺仪能够降低到与目前相同的价格，那么就会像20年前那样，出现目前想象不到的用途。届时，导航仪级别的高性能陀螺仪，以及性能低但带宽大的触摸级别陀螺仪也许会配备在“未来的某些设备”上。

       陀螺仪的高性能化有两个方向，一个是采用MEMS技术使宇航用高性能陀螺仪HRG（Hemispherical Resonator Gyro）实现超小型化的方向（通过DARPA项目实施），另一个是改进传统QMG（Quadrature Mass Gyro）的方向。在本届“TRANSDUCERS 2013”上，虽然也有论文介绍前者的研发进度（论文序号：T3P.118、W3P.009等），但介绍后者的论文更多（比如“Physical Microsystems 3”研讨会）。因为二者采用科氏力的陀螺仪原理相同，所以原理方面的目标是一样的，但后者的方向是制造工艺不变，通过作用机理和电路的设计来竞争，因此无厂企业可能会比较顺利地实现研发成果的实用化。（特约撰稿人：田中 秀治，东北大学）


图1 MEMS陀螺仪的性能提高（出处：Navid Yazdi、 Farrokh Ayazi、 Khalil Najafi、 Proc. IEEE、 86、 8 (1998) 1640）（点击放大）