MEMS技術(shù)最早由Richard Pfeynman(1965年獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)),在1959年提出設(shè)想。1962年硅微型壓力傳感器問世。
1979年Roylance和Angell開始?jí)鹤枋轿⒓铀儆?jì)的研制。1991年Cole開始電容式微加速度計(jì)的研制。
慣性傳感器包括加速度計(jì)(或加速度傳感計(jì))和角速度傳感器(陀螺)以及它們的單、雙、三軸組合IMU(慣性測(cè)量單元),AHRS(包括磁傳感器的姿態(tài)參考系統(tǒng))。
MEMS加速度計(jì)是利用傳感質(zhì)量的慣性力測(cè)量的傳感器,一般由標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(傳感元件)和檢測(cè)電路組成。根據(jù)傳感原理不同,主要有壓阻式、電容式、壓電式、隧道電流式、諧振式、熱電耦合式和電磁式等。
1998年,美國CSDL設(shè)計(jì)研制了最早的MEMS陀螺。同年,Drapor實(shí)驗(yàn)室研制了另一種形式的MEMS陀螺。
MEMS陀螺是利用震動(dòng)質(zhì)量塊被基座(殼體)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的哥氏效應(yīng)來傳感角速度的原理制成。
主要形式有框架驅(qū)動(dòng)式(內(nèi)、外框架兩種)梳狀驅(qū)動(dòng)式、電磁驅(qū)動(dòng)式等。
IMU由于是MEMS技術(shù)組合的微型慣性測(cè)量單元,所以很多地方稱為MIMU。主要由三個(gè)MEMS加速度傳感器及三個(gè)陀螺及解算電路組成。
AHRS則為包括三個(gè)磁傳感器的IMU,并且依據(jù)四元素法進(jìn)行了解算,直接可輸出一個(gè)運(yùn)動(dòng)體的俯仰角、橫滾角和航向角。
低精度MEMS慣性傳感器作為消費(fèi)電子類產(chǎn)品主要用在手機(jī)、游戲機(jī)、音樂播放器、無線鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)、PD、硬盤保護(hù)器、智能玩具、計(jì)步器、防盜系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航等便攜式。由于具有加速度測(cè)量、傾斜測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量甚至轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量等基本測(cè)量功能,有待挖掘的消費(fèi)電子應(yīng)用會(huì)不斷出現(xiàn)。
中級(jí)MEMS慣性傳感器作為工業(yè)級(jí)及汽車級(jí)產(chǎn)品,則主要用于汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP或ESC)GPS輔助導(dǎo)航系統(tǒng),汽車安全氣囊、車輛姿態(tài)測(cè)量、精密農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、大型醫(yī)療設(shè)備、機(jī)器人、儀器儀表、工程機(jī)械等。