慣性傳感器包括加速度計(也叫加速度傳感器)和角速度傳感器(也叫陀螺儀),以及它們的單、雙、三軸組合慣性測量單元(也稱IMU)和AHRS
加速度計由檢測質量(也稱敏感質量)、支承、電位器、彈簧、阻尼器和殼體組成,其實就是利用加速度的原理計算物體在空間運動的狀態(tài),起初加速度計只是感應地表垂直方向加速度,早期也只是應用在檢測飛機過載的儀表系統(tǒng)中。經(jīng)過功能升級、優(yōu)化,現(xiàn)在實際上可以感知物體任意方向上的加速度。目前主流的是3軸加速度計,測量的是物體在空間坐標系中X、Y、Z三軸上的加速度數(shù)據(jù),可以全面反映物體平移的運動性質。
最早的陀螺儀都是機械陀螺儀,內置高速旋轉的陀螺,正因為陀螺在萬向支架上能夠保持高速穩(wěn)定旋轉,所以最早陀螺儀是航海中用來辨別方向,確定姿態(tài)以及計算角速度,后來逐漸被應用在飛機儀表上。但是機械式的對加工精度要求很高,還容易受外界震動影響,所以機械陀螺儀的計算精度一直都不高。
后來為了提升精度和可適用性,陀螺儀的原理已經(jīng)不單單是機械式的了,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展有激光陀螺儀(光程差原理)、光纖陀螺儀(薩格納克效應,光程差的一種)和微機電陀螺儀(即MEMS,它是根據(jù)科里奧利力原理,利用其內部的電容變化計算角速度,微機電陀螺儀在智能手機中最為常見)。由于MEMS技術的應用,IMU的成本也下降了不少,目前應用相當廣泛,絕大多數(shù)人都要用到,小到手機、汽車,大到飛機、導彈、宇宙飛船。也正是上面提到的精度不同,應用領域不同,同時成本也相差較大。
去年10月,慣性傳感器巨頭法國Safran收購了即將上市的挪威陀螺儀傳感器和 MEMS慣性系統(tǒng)制造商Sensonor,以將其業(yè)務范圍擴展到基于MEMS的傳感器技術和相關應用領域,東莞兆恒機械在MEMS模塊外殼制造領域擁有成熟的技術和經(jīng)驗,以及穩(wěn)定合作的客戶群體。
兩家法國公司ECA集團和 iXblue 已進入合并前的排他性談判階段,此次由ECA集團推進的合并將誕生一家海事、慣性導航、空間和光子學領域的歐洲高科技領軍企業(yè),ECA和iXblue是長期合作伙伴,ECA將 iXblue 的慣性和水下定位系統(tǒng)集成到其用于海軍水雷戰(zhàn)的自主水下航行器中。
慣性技術與慣性傳感器發(fā)展
2015-2020年,全球慣性傳感器市場年均復合增長率為13.0%,2021年市場規(guī)模約為72.6億美元。慣性技術發(fā)展之初主要用于國防軍工領域,高精度、高靈敏度是面向軍工慣性技術產(chǎn)品的主要特征。車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、汽車智能化的最重要要求是安全、可靠,然后才是舒適化,而這一切的背后都離不開傳感器,特別是用途越來越廣的MEMS慣性傳感器,也叫慣性測量單元。
慣性傳感器(IMU)主要用來檢測和測量加速度與旋轉運動的傳感器,其原理是采用慣性定律實現(xiàn)的,這些傳感器從超小型的的MEMS傳感器,到測量精度非常高的激光陀螺,無論尺寸只有幾個毫米的MEMS傳感器,到直徑幾近半米的光纖器件采用的都是這一原理,慣性傳感器可以廣泛應用在消費電子、智能玩具、汽車電子、工業(yè)自動化、智慧農業(yè)、醫(yī)療器械、儀器儀表、機器人、工程機械、導航系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、軍工武器等眾多領域。
目前明顯的高端慣性傳感器細分市場
慣性傳感器在導航和飛行控制系統(tǒng)、所有類型的商用飛機以及衛(wèi)星軌跡校正和穩(wěn)定中必不可少。
SpaceX和OneWeb等用于全球互聯(lián)網(wǎng)寬帶和遠程地球監(jiān)測的微型和納米衛(wèi)星星座的興起,正在推動對衛(wèi)星慣性傳感器的需求達到前所未有的水平。
商業(yè)火箭發(fā)射器子系統(tǒng)對慣性傳感器的需求不斷增長,進一步提高了市場需求。
機器人、物流和自動化系統(tǒng)都需要慣性傳感器。
此外,隨著自動駕駛汽車趨勢的持續(xù),產(chǎn)業(yè)物流鏈正在發(fā)生轉變。
下游需求大增推進國內市場使用量暴漲
目前,國內VR、無人機、無人駕駛、機器人等科技消費領域技術日益成熟,應用逐步普及,帶動國內消費端MEMS慣性傳感器市場需求與日俱增。
此外,在石油勘探、測量測繪、高速鐵路、動中通、天線姿態(tài)監(jiān)測、光伏跟蹤系統(tǒng)、結構健康監(jiān)測、振動監(jiān)測等工業(yè)領域,智能化應用趨勢明顯,成為國內MEMS慣性傳感器市場持續(xù)增長的另一只推手。
作為航空、航天領域關鍵的測量器件,慣性傳感器一直是涉及國家國防安全的關鍵器件之一,國內慣性傳感器的生產(chǎn)的大頭一直是中航、航天、兵工、中船等和國防直接相關的國有單位。
如今國內慣性傳感器市場需求持續(xù)火爆,國外技術壁壘正逐步被攻克,國內優(yōu)秀慣性傳感器公司正站在一個新時代的交叉點上。
隨著自動駕駛項目已經(jīng)開始從開發(fā)階段逐漸過渡到中、大批量生產(chǎn),可以預見該領域存在著需要降低功耗、減小尺寸、減輕重量、降低成本的同時保持或擴展性能的壓力。
尤其微機電慣性器件大規(guī)模生產(chǎn)的實現(xiàn),使得在較低精度即可滿足應用需求的民用領域,慣性技術產(chǎn)品開始得到廣泛使用,目前應用領域與規(guī)模正呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。
兆恒機械于 2004 年成立,主要產(chǎn)品涉及行業(yè)自動化,無人駕駛,半導體,新能源,醫(yī)療,通訊,汽車,光學,照明,航天航空等領域客戶提供優(yōu)質精密零部件
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