许多不同的感官设备用于确定物体的位置和方向。这些传感器中最常见的是陀螺仪和加速度计。虽然目的相似,但它们衡量的是不同的东西。当组合成一个单一的设备,他们可以创建一个非常强大的信息阵列。
陀螺仪最早是由法国物理学家让-伯纳德-莱昂-福柯在19世纪发明并命名的。据《大英百科全书》记载,直到1908年,德国发明家H.Anschütz Kaempfe才发明出第一个可行的罗经。它是为在潜水器中使用而设计的。然后,在1909年,它被用来创造第一个自动驾驶仪。
第一个加速度计被称为阿特伍德机器,由英国物理学家乔治·阿特伍德在1783年发明,根据《实用微机电系统》一书,
这两种设备的主要区别很简单:一种可以感知旋转,而另一种则不能。在某种程度上,加速度计可以测量静止物体相对于地球表面的方位。当加速度计在一个特定的方向上加速时,它无法区分这个方向和通过地球引力提供的加速度。如果你在飞机上考虑这个障碍,加速度计很快就会失去它的吸引力。“KDSPE”“KDSPs”陀螺仪可以通过测量特定轴上的旋转速率来保持其有效性。当测量飞机滚转轴周围的旋转速度时,它确定一个实际值,直到物体稳定为止。利用角动量的关键原理,陀螺仪有助于指示方向。相比之下,加速度计测量基于振动的线性加速度。“KdSPE”“KDSPS”典型的双轴加速度计为用户提供了飞行器、智能手机、汽车或其他设备的重力方向。相比之下,陀螺仪是根据空间刚度原理来确定角位置的。尽管用途相似,但每种设备的应用都有很大的不同。例如,陀螺仪用于无人机、罗盘和大型船只的导航,最终有助于导航的稳定性。加速度计在工程、机械、硬件监控、建筑和结构监控、导航、运输甚至消费电子产品中的应用也同样广泛。
加速度计在消费电子产品市场中的出现,随着iPh等广泛设备的引入一个将它用于内置的compass应用程序的人,已经促进了它在所有软件领域的全面普及。确定屏幕方向,充当指南针,通过简单地摇动智能手机来取消操作,这些基本功能都依赖于加速计的存在。近年来,它在消费类电子产品中的应用扩展到个人笔记本电脑。
真实世界中的使用最好地说明了这些传感器之间的差异。加速度计用于确定加速度,虽然三轴加速度计可以识别平台相对于地球表面的方位。然而,一旦平台开始移动,它的读数就变得更加复杂。例如,在自由落体时,加速度计将显示零加速度。在一个60度转角的飞行器中,三轴加速度计将记录2-G垂直加速度,完全忽略倾斜。最后,加速计不能单独用来帮助飞机保持正确的方向。
加速计可以在各种消费电子产品中使用。例如,在使用的第一款智能手机中,苹果公司的iPhone 3GS引入了“罗盘应用程序”和“摇晃撤消”等功能,根据Kield.KDSPE“KDSPs”,一架陀螺仪将在飞机中使用,以帮助指示飞机滚动轴周围的旋转速率。当飞机滚动时,陀螺仪将测量非零值,直到平台水平,然后读取零值以指示“向下”的方向。读取陀螺仪的最好例子是典型飞机上的高度指示器。它由一个圆形显示器表示,屏幕分成两半,上半部分用蓝色表示天空,下半部分用红色表示地面。当飞机倾斜转弯时,显示器的方向将随着倾斜而改变,以说明地面的实际方向。
每个设备的预期用途最终影响它们在使用的每个平台上的实用性。许多设备都受益于两个传感器的存在,尽管许多设备只依赖于一个传感器的使用。根据您需要收集的信息类型(加速度或方向),每个设备将提供不同的结果。
Alina Bradford的附加报告,现场科学贡献者。
附加资源
传感器的发展方向包括1.开发新型传感器。2.开发新材料。3.新工艺的采用。4.集成化,多功能化。5.微型化,低功耗,智能化。
一、智能化,两种发展轨迹齐头并进一个方向是多种传感功能与数据处理、存储、双向通信等的集成,可全部或部分实现信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯,以及内部自检、自校、自补偿、自诊断等功能,具有低成本、高精度的信息采集、可数据存储和通信、编程自动化和功能多样化等特点。二、可移动化,无线传感网技术应用加快无线传感网技术的关键是克服节点资源限制(能源供应、计算及通信能力、存储空间等),并满足传感器网络扩展性、容错性等要求。该技术被美国麻省理工学院(MIT)的《技术评论》杂志评为对人类未来生活产生深远影响的十大新兴技术之首。
三、微型化,MEMS传感器研发异军突起
随着集成微电子机械加工技术的日趋成熟,MEMS传感器将半导体加工工艺(如氧化、光刻、扩散、沉积和蚀刻等)引入传感器的生产制造,实现了规模化生产,并为传感器微型化发展提供了重要的技术支撑。近年来,日本、美国、欧盟等在半导体器件、微系统及微观结构、速度测量、微系统加工方法/设备、麦克风/扬声器、水平/测距/陀螺仪、光刻制版工艺和材料性质的测定/分析等技术领域取得了重要进展。四、集成化,多功能一体化传感器受关注
传感器集成化包括两类:一种是同类型多个传感器的集成,即同一功能的多个传感元件用集成工艺在同一平面上排列,组成线性传感器(如CCD图像传感器)。另一种是多功能一体化,如几种不同的敏感元器件制作在同一硅片上,制成集成化多功能传感器,集成度高、体积小,容易实现补偿和校正,是当前传感器集成化发展的主要方向。
五、多样化,多种新型传感器的涌现新型敏感材料是传感器的技术基础,材料技术研发是提升性能、降低成本和技术升级的重要手段。除了传统的半导体材料、光导纤维等,有机敏感材料、陶瓷材料、超导、纳米和生物材料等成为研发热点,生物传感器、光纤传感器、气敏传感器、数字传感器等新型传感器加快涌现。
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这种情况是正常的。
测控技术杂志审稿投稿后收到回复一般一个月左右,最多两个月。
《测控技术》创刊于1982年,是由中国航空工业集团公司主管,北京长城航空测控技术研究所主办的中央级科技期刊。《测控技术》重点介绍各种类型传感器、智能化仪器仪表、现场总线技术、计算机数据采集与处理、集散式控制系统、分布式控制系统、模块化技术、各种网络技术、楼宇自动化技术、多媒体在工业自动化领域的应用、人工智能技术、模糊控制技术、通信技术、仿真与虚拟现实、机电一体化以及工控组态软件等技术的开发应用、科研成果推广、使用经验介绍等方面的实用技术性文章以及测控技术知识讲座等。