MEMS陀螺儀

MEMS陀螺儀(Gyroscope)又名角速度計(jì)，為角慣性感測(cè)器，用于感測(cè)圍繞某個(gè)軸發(fā)生的旋轉(zhuǎn)，測(cè)量以度/秒為單位的角速度，不同于傳統(tǒng)的陀螺儀用于測(cè)量角位移，角速度測(cè)量能夠間接測(cè)量出角位移和速度。

陀螺儀與加速計(jì)不同的是，陀螺儀測(cè)量偏航或者斜度，與重力或線性動(dòng)作無關(guān)。陀螺儀是偵測(cè)物體水平改變的狀態(tài)，但無法計(jì)算物體移動(dòng)的激烈程度，加速度計(jì)只能偵測(cè)物體的移動(dòng)行為，但無法偵測(cè)物體角度改變的能力，如將陀螺儀和加速計(jì)結(jié)合起來，就能夠感測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)與線性運(yùn)動(dòng)的感測(cè)器。

陀螺儀解決方案是透過一個(gè)不斷旋轉(zhuǎn)的陀螺，當(dāng)感測(cè)器晃動(dòng)時(shí)，同時(shí)改變陀螺的水平，并改變周遭的電壓，而計(jì)算出物體移動(dòng)的角度。

陀螺儀的MEMS內(nèi) 部設(shè)計(jì)，核心元件是一個(gè)經(jīng)過微加工之機(jī)械元件，利用科里奧利力(Coriolis)原理把角速率轉(zhuǎn)換成特定感應(yīng)結(jié)構(gòu)直向位移，進(jìn)而取得變化量資訊。其工作 原理是由相互正交的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的交變科里奧利力，振動(dòng)物體被柔軟的彈性結(jié)構(gòu)懸掛在基底之上。整體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是二維彈性阻尼系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中振動(dòng)和轉(zhuǎn) 動(dòng)誘導(dǎo)的科里奧利力把正比于角速度的能量轉(zhuǎn)移到傳感模式。

MEMS陀螺儀廣泛用于各種消費(fèi)性設(shè)備，如數(shù)位相機(jī)的影像防震、筆記型電腦的硬碟保護(hù)、3D遙控器和數(shù)位羅盤等，還用在汽車的電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)中，甚至自動(dòng)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人手腳的行動(dòng)和平衡。

任天堂在2009年新推出Wii控制器搖桿“Wii Motion Plus”，增加了MEMS陀螺儀設(shè)計(jì)，透過它偵測(cè)全方位3D角速度變化，回傳游戲主機(jī)藉此判定使用者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，帶動(dòng)2009年游戲機(jī)用陀螺儀銷售額成長近3倍達(dá)9400萬美元。

iPhone 4為全球第一支內(nèi)建MEMS陀螺儀的手機(jī)，iSuppli指出，2010年采用陀螺儀的手機(jī)僅有5款，能針對(duì)智慧型手機(jī)供應(yīng)陀螺儀的廠商包含意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、 Invensense與Analog Devices等。

MEMS相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)皆掌握在歐美大廠手中，如意法半導(dǎo)體(ST)、Bosch、飛思卡爾與Invensense等，臺(tái)灣相關(guān)供應(yīng)鏈僅有晶圓代工廠臺(tái)積電、聯(lián)電與封測(cè)廠商菱生、日月光、矽品與矽格等