CN110132264A - 一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器 - Google Patents

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黄向向
杨敏
莱昂纳多·萨拉
道格拉斯·雷·斯巴克斯
关健
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Abstract

一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器，适用于任何传感器，用惯性传感器作为例子，具体涉及加速度计和陀螺仪；具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率；所有的传感器和ASIC都封装在一个器件中；具体架构包括，为惯性测量单元IMU，专用集成电路ASIC，两线式串行总线，监视模块，数字模拟转换电路，模拟数字转换电路，陀螺仪驱动模块，陀螺仪平均模块，加速度计平均模块；具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，如两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率。本发明的优点：提高可靠性和性能的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，提升了产品的可靠性。

Description

一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别涉及了一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器。
背景技术
惯性传感器领域，可靠性是产品的根本，也是很难保证的问题，为了提高可靠性和产品性能，需要结构合理的传感器。
发明内容
本发明的目的是为了提高可靠性和性能，特提供了一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器。
本发明提供了一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器，其特征在于：所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，适用于任何传感器，用惯性传感器作为例子，具体涉及加速度计和陀螺仪；
具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率；
需要有专用的ASIC，所有的传感器和ASIC都封装在一个器件中；
工业级的第一个可提高可靠性和性能的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，具体架构包括，为惯性测量单元IMU，专用集成电路ASIC，可以是任意传感器，以陀螺仪一为例，可以是任意传感器，以加速度计一为例，两线式串行总线，可以是任意传感器，以加速度计二为例，可以是任意传感器，以陀螺仪二为例，监视模块，数字模拟转换电路，模拟数字转换电路，陀螺仪驱动模块，陀螺仪平均模块，加速度计平均模块；
具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，如两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率。
专用集成电路ASIC至少有2个独立的模拟前端块，分别对应一对传感器；一个平均模块负责合并来自至少2个模数转换器的多个流的数字信号；一个监视模块负责检测任意传感器中的异常，并且自动关闭平均块中相应数据的处理；所有部件都封装在一个惯性测量单元IMU之内。
具有冗余独立传感元件的传感器噪声高，稳定性低，任何一个传感器中的颗粒物都不能阻止传感器返回信号；监视模块连续监测进入和来自MEMS的信号，寻找由永久故障，丧失气密性或临时故障，如颗粒物或是振动，引起的异常，这些异常包括：振幅锁定损失，相位锁定损失，Qbias变异，RMS噪声降低等；在MEMS不正常工作的情况下，可防止输出到外界，直到其功能恢复。
本发明的优点：
本发明所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，描述了工业级的第一个可提高可靠性和性能的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，提升了产品的可靠性。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为具有冗余独立传感元件的惯性传感器示意图；
图中，(1)为惯性测量单元IMU，(2)专用集成电路ASIC，(3)可以是任意传感器，这里以陀螺仪1为例，(4)可以是任意传感器，这里以加速度计一为例，(5)两线式串行总线，(6)可以是任意传感器，这里以加速度计二为例，(7)可以是任意传感器，这里以陀螺仪2为例，(8)监视模块，(9)数字模拟转换电路，(10)模拟数字转换电路，(11)陀螺仪驱动模块，(12)陀螺仪平均模块，(13)加速度计平均模块。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器，其特征在于：所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，适用于任何传感器，用惯性传感器作为例子，具体涉及加速度计和陀螺仪；
具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率；
需要有专用的ASIC，所有的传感器和ASIC都封装在一个器件中；
工业级的第一个可提高可靠性和性能的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，具体架构包括，为惯性测量单元IMU，专用集成电路ASIC，可以是任意传感器，以陀螺仪一为例，可以是任意传感器，以加速度计一为例，两线式串行总线，可以是任意传感器，以加速度计二为例，可以是任意传感器，以陀螺仪二为例，监视模块，数字模拟转换电路，模拟数字转换电路，陀螺仪驱动模块，陀螺仪平均模块，加速度计平均模块；
具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，如两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率。
专用集成电路ASIC至少有2个独立的模拟前端块，分别对应一对传感器；一个平均模块负责合并来自至少2个模数转换器的多个流的数字信号；一个监视模块负责检测任意传感器中的异常，并且自动关闭平均块中相应数据的处理；所有部件都封装在一个惯性测量单元IMU之内。
具有冗余独立传感元件的传感器噪声高，稳定性低，任何一个传感器中的颗粒物都不能阻止传感器返回信号；监视模块连续监测进入和来自MEMS的信号，寻找由永久故障，丧失气密性或临时故障，如颗粒物或是振动，引起的异常，这些异常包括：振幅锁定损失，相位锁定损失，Qbias变异，RMS噪声降低等；在MEMS不正常工作的情况下，可防止输出到外界，直到其功能恢复。

Claims (3)

1.一种具有冗余独立传感元件的惯性传感器，其特征在于：所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，适用于任何传感器，用惯性传感器作为例子，具体涉及加速度计和陀螺仪；
具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率；
需要有专用的ASIC，所有的传感器和ASIC都封装在一个器件中；
工业级的第一个可提高可靠性和性能的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，具体架构包括，为惯性测量单元IMU，专用集成电路ASIC，可以是任意传感器，以陀螺仪一为例，可以是任意传感器，以加速度计一为例，两线式串行总线，可以是任意传感器，以加速度计二为例，可以是任意传感器，以陀螺仪二为例，监视模块，数字模拟转换电路，模拟数字转换电路，陀螺仪驱动模块，陀螺仪平均模块，加速度计平均模块；具有冗余独立传感元件的传感器需要至少两个传感器，如两个加速度计或者两个陀螺仪，具有不同的共振频率。
2.按照权利要求1所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，其特征在于：专用集成电路ASIC至少有2个独立的模拟前端块，分别对应一对传感器；一个平均模块负责合并来自至少2个模数转换器的多个流的数字信号；一个监视模块负责检测任意传感器中的异常，并且自动关闭平均块中相应数据的处理；所有部件都封装在一个惯性测量单元IMU之内。
3.按照权利要求1所述的具有冗余独立传感元件的惯性传感器，其特征在于：具有冗余独立传感元件的传感器噪声高，稳定性低，任何一个传感器中的颗粒物都不能阻止传感器返回信号；监视模块连续监测进入和来自MEMS的信号，寻找由永久故障，丧失气密性或临时故障，如颗粒物或是振动，引起的异常，这些异常包括：振幅锁定损失，相位锁定损失，Qbias变异，RMS噪声降低等；在MEMS不正常工作的情况下，可防止输出到外界，直到其功能恢复。
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