Do czujników bezwładnościowych zaliczają się akcelerometry (zwane także czujnikami przyspieszenia) i czujniki prędkości kątowej (zwane także żyroskopami), a także ich jedno-, dwu- i trójosiowe połączone bezwładnościowe jednostki pomiarowe (zwane także IMU) oraz AHRS.
Akcelerometr składa się z masy detekcyjnej (zwanej także masą czułą), wspornika, potencjometru, sprężyny, tłumika i obudowy.W rzeczywistości wykorzystuje zasadę przyspieszenia do obliczenia stanu obiektu poruszającego się w przestrzeni.Na początku akcelerometr mierzy jedynie przyspieszenie w kierunku pionowym powierzchni.Na początku był używany wyłącznie w systemie przyrządów do wykrywania przeciążenia samolotu.Po ulepszeniach funkcjonalnych i optymalizacjach możliwe jest teraz rzeczywiste wyczucie przyspieszenia obiektów w dowolnym kierunku.Obecnym nurtem jest 3-osiowy akcelerometr, który mierzy dane dotyczące przyspieszenia obiektu na trzech osiach X, Y i Z w przestrzennym układzie współrzędnych, co może w pełni odzwierciedlać właściwości ruchu związane z translacją obiektu.
Najwcześniejsze żyroskopy to żyroskopy mechaniczne z wbudowanymi żyroskopami obrotowymi o dużej prędkości.Ponieważ żyroskop może utrzymać dużą prędkość i stabilny obrót na wsporniku przegubu Cardana, najwcześniejsze żyroskopy są używane w nawigacji do identyfikacji kierunku, określania położenia i obliczania prędkości kątowej.Później stopniowo stosowany w przyrządach lotniczych.Jednak typ mechaniczny ma wysokie wymagania dotyczące dokładności przetwarzania i łatwo ulega wibracjom zewnętrznym, dlatego dokładność obliczeń żyroskopu mechanicznego nie jest wysoka.
Później, w celu poprawy dokładności i możliwości zastosowania, zasada działania żyroskopu jest nie tylko mechaniczna, ale obecnie opracowano żyroskop laserowy (zasada różnicy ścieżki optycznej) i żyroskop światłowodowy (efekt Sagnaca, zasada różnicy ścieżki optycznej).a) oraz żyroskop mikroelektromechaniczny (tj. MEMS, który działa w oparciu o zasadę siły Coriolisa i wykorzystuje zmianę swojej wewnętrznej pojemności do obliczenia prędkości kątowej, żyroskopy MEMS są najczęściej spotykane w smartfonach).Dzięki zastosowaniu technologii MEMS koszt IMU również znacznie spadł.Obecnie jest szeroko stosowany i korzysta z niego większość ludzi, od telefonów komórkowych i samochodów po samoloty, rakiety i statki kosmiczne.To także wspomniane już różne precyzje, różne pola zastosowań i różne koszty.
W październiku ubiegłego roku gigant czujników inercyjnych Safran nabył norweskiego producenta czujników żyroskopowych i systemów inercyjnych MEMS Sensonor, którego wkrótce ma pojawić się na giełdzie, w celu rozszerzenia zakresu swojej działalności o technologię czujników opartą na MEMS i powiązane zastosowania,
Goodwill Precision Machinery posiada dojrzałą technologię i doświadczenie w zakresie produkcji obudów modułów MEMS, a także stabilną i współpracującą grupę klientów.
Obie francuskie spółki, ECA Group i iXblue, weszły w poprzedzający fuzję etap negocjacji w sprawie wyłączności.Fuzja, promowana przez Grupę ECA, stworzy europejskiego lidera w dziedzinie zaawansowanych technologii w obszarach gospodarki morskiej, nawigacji inercyjnej, przestrzeni kosmicznej i fotoniki.ECA i iXblue są partnerami długoterminowymi.Partner, firma ECA, integruje bezwładnościowe i podwodne systemy pozycjonowania iXblue w swoim autonomicznym pojeździe podwodnym do zwalczania min morskich.
Technologia inercyjna i rozwój czujników inercyjnych
W latach 2015–2020 złożona roczna stopa wzrostu światowego rynku czujników inercyjnych wyniesie 13,0%, a wielkość rynku w 2021 r. wyniesie około 7,26 miliarda dolarów amerykańskich.W początkach rozwoju technologii inercyjnej wykorzystywano ją głównie w dziedzinie obronności państwa i przemyśle wojskowym.Wysoka precyzja i wysoka czułość to główne cechy produktów technologii inercyjnej dla przemysłu wojskowego.Najważniejsze wymagania stawiane Internetowi Pojazdów, autonomicznej jeździe i inteligencji samochodów to bezpieczeństwo i niezawodność, a w dalszej kolejności komfort.Za tym wszystkim stoją czujniki, zwłaszcza coraz powszechniej stosowane czujniki inercyjne MEMS, zwane także czujnikami inercyjnymi.jednostka miary.
Czujniki inercyjne (IMU) służą głównie do wykrywania i pomiaru czujników przyspieszenia i ruchu obrotowego.Zasada ta stosowana jest w czujnikach MEMS o średnicy blisko pół metra do urządzeń światłowodowych o średnicy blisko pół metra.Czujniki inercyjne mogą być szeroko stosowane w elektronice użytkowej, inteligentnych zabawkach, elektronice samochodowej, automatyce przemysłowej, inteligentnym rolnictwie, sprzęcie medycznym, oprzyrządowaniu, robotach, maszynach budowlanych, systemach nawigacji, komunikacji satelitarnej, broni wojskowej i wielu innych dziedzinach.
Obecny, przejrzysty, wysokiej klasy segment czujników inercyjnych
Czujniki inercyjne są niezbędne w systemach nawigacji i kontroli lotu, we wszystkich typach samolotów komercyjnych oraz w korekcji i stabilizacji trajektorii satelitów.
Powstawanie konstelacji mikro i nanosatelitów na potrzeby globalnego szerokopasmowego Internetu i zdalnego monitorowania Ziemi, takich jak SpaceX i OneWeb, powoduje wzrost zapotrzebowania na satelitarne czujniki inercyjne do niespotykanego dotąd poziomu.
Rosnące zapotrzebowanie na czujniki inercyjne w podsystemach komercyjnych wyrzutni rakiet dodatkowo zwiększa popyt rynkowy.
Robotyka, logistyka i systemy automatyki wymagają czujników inercyjnych.
Ponadto wraz z kontynuacją trendu w zakresie pojazdów autonomicznych łańcuch logistyki przemysłowej przechodzi transformację.
Gwałtowny wzrost popytu na rynku niższego szczebla sprzyja rosnącemu wykorzystaniu rynku krajowego
Obecnie technologia w krajowych zastosowaniach VR, UAV, bezzałogowych, robotycznych i innych obszarach konsumpcji technologicznej staje się coraz bardziej dojrzała, a aplikacja jest stopniowo popularyzowana, co powoduje, że zapotrzebowanie krajowego rynku konsumenckiego na czujniki inercyjne MEMS rośnie z dnia na dzień.
Ponadto w obszarach przemysłowych związanych z poszukiwaniem, pomiarami i mapowaniem ropy naftowej, koleją dużych prędkości, komunikacją w ruchu, monitorowaniem położenia anteny, fotowoltaicznym systemem śledzenia, monitorowaniem stanu konstrukcji, monitorowaniem wibracji i innymi dziedzinami przemysłu trend inteligentnych zastosowań jest oczywisty , co stało się kolejnym czynnikiem ciągłego wzrostu krajowego rynku czujników inercyjnych MEMS.Popychacz.
Jako kluczowe urządzenie pomiarowe w lotnictwie i kosmonautyce, czujniki inercyjne zawsze były jednym z kluczowych urządzeń zaangażowanych w bezpieczeństwo obronne kraju.Większość krajowej produkcji czujników bezwładnościowych zawsze stanowiły jednostki państwowe bezpośrednio związane z obroną narodową, takie jak AVIC, przemysł lotniczy, uzbrojenia i China Shipbuilding.
Obecnie popyt na krajowy rynek czujników inercyjnych jest nadal wysoki, zagraniczne bariery techniczne są stopniowo pokonywane, a krajowe doskonałe firmy zajmujące się czujnikami inercyjnymi stoją na przecięciu nowej ery.
Ponieważ projekty pojazdów autonomicznych zaczęły stopniowo przechodzić od fazy rozwojowej do produkcji średnio- i wielkoseryjnej, można przewidzieć, że w terenie pojawi się presja na zmniejszenie zużycia energii, rozmiaru, masy i kosztów przy jednoczesnym utrzymaniu lub zwiększeniu wydajności.
W szczególności realizacja masowej produkcji mikroelektromechanicznych urządzeń inercyjnych spowodowała, że produkty technologii inercyjnej są szeroko stosowane w dziedzinach cywilnych, gdzie niższa precyzja może spełnić wymagania aplikacji.Obecnie obszar zastosowań i skala wykazują tendencję szybkiego wzrostu.
Czas publikacji: 3 marca 2023 r