详解MEMS陀螺仪的工作原理

想象下你坐在一个以恒定转速旋转着的旋转木马上：你站在它的中心，开始以一个恒定的速度沿着一条直线行走，这条直线是以放射状画在地板上，从中心指向外沿(图1)。你会感觉到什么力量?这一问题的答案会有助于解释MEMS陀螺仪的工作原理。

如今，1817年发明的陀螺仪在车辆控制、航空、航天、导航、机器人及军事领域都得到了应用。MEMS陀螺仪也推动了在消费电子产品当中的应用，例如：在固定相机中的应用和交互式视频游戏中的应用。许多智能手机的应用程序也都充分利用了MEMS陀螺仪的功能。

工程师们知道，日常活动中的主导力是物理接触力，例如：摩擦力，以及在一定距离上作用的力——电磁力和重力。然而什么是惯性力、离心力，以及以科里奥利(Gaspard-Gustave Coriolis)命名的科里奥利力?它们不是真正的力吗?答案：不是。

陀螺仪是一种测量一个物体围绕某个中心旋转轴的角速度的装置。传统的陀螺仪体积庞大、昂贵，且不可靠。MEMS技术具有成批生产、体积小、价格低的优势。几乎所有的MEMS陀螺仪都采用振动机械元件，这些元件受驱动在芯片平面上振荡，并响应相同平面上的其他振荡动作而旋转。MEMS陀螺仪的主要原理是通过科里奥利加速度，在驱动模式和检测模式之间转移能量。对科里奥利力的基本理解使得这一激动人心的技术得到了发展。