新型MEMS加速度計MS9000在高速鐵路上的應用

北京耐威時代科技有限公司致力于慣性測量和衛星導航技術的開發和產品推廣，為顧客提供定位、定向、測姿、導航的解決方案和高性價比產品。我們的主要產品有慣性測量單元、定位定向測姿系統、組合導航系統、方位姿態參考系統、水平姿態儀、傾角傳感器、電子羅盤、光纖陀螺儀、微機械陀螺儀、加速度計、磁場計、高動態GPS接收機、高精度RTK測量產品等。

我公司長期代理瑞士Colibrys公司的VS9000和MS9000加速度計系列產品。該產品主要應用于鐵路技術領域。

首先，我們先來了解一下加速度計傳感器。加速度計傳感器可探測各種形式的機械運動，包括慣性力，傾斜，震動，沖擊。各種類型的加速度計使用各種壓電傳感元件，壓阻式傳感元件，電容式傳感元件。但這些不同的傳感技術并不能提供同一層次的傳感性能。

我們公司的Colibrys加速度計是基于硅MEMS電容傳感器基礎上的（圖1）。在低頻測量上（typ.zui高1k赫茲@5%），本電容傳感器在可靠性，長期穩定性，信噪，穩健性，大小，以及電耗方面都能提供比其他技術更高的性能。

圖1：MEMS電容式加速度

運動傳感器在鐵路技術領域得到了很多的應用。經典案例如，提供安全與舒適的轉向架監控和診斷系統，改進乘客舒適度的高速列車傾斜控制系統，磁懸浮列車的位置監控（圖2），控制系統，狀態與使用監控系統（HUMS），運輸中的沖擊監控，提供安全與維護的列車定位和鐵路軌道監控系統。

圖2：磁懸浮列車

運動傳感器在鐵路技術市場有很多發展機會。我公司代理的Colibrys MEMS電容式加速度計在惡劣環境中的高可靠性已經得到了*，并且順利地通過了安全關鍵鐵路應用認證。MEMS電容式加速度計的一個zui重要的整合就是高速列車的傾斜轉向架系統。在很多國家，擺式列車已經出現并已被使用多年（圖3）。其他發展機會包括一切關于橫滾震動測量的應用。例如，檢測轉向架的不穩定性（圖4），脫軌，主軸支承和車輪狀況。

圖3：擺式列車                                    圖4：轉向架

我公司代理的Colibrys產品提供兩種用于鐵路應用的加速度計，它們是VS9000系列和MS9000系列。

VS9000產品專為震動傳感而設計，它需要高帶寬，擴充域，外型小，信號的條件。通常，本系列產品覆蓋±2g to ±200g的范圍，提供從DC到1k赫茲的不變頻率響應（<5% variation）。MS9000系列產品專為要求長期穩定的慣性傳感而設計。兩個系列的產品都用新的小型LCC20包裝來包裝（9mm x 9 mm）。

規格說明

工作原理介紹

VS9000和MS9000傳感器使用一個電源電壓（在2.5V和5.5V之間）工作，電流消耗小（< 0.5mA，5V時）。輸出是比率模擬電壓，在5V電壓上和全程加速度范圍內它在0.5V和4.5V內變化。保持電源電壓的穩定是非常重要的，因為任何不穩定性都會直接轉移到輸出。

該傳感器被*包裝在一個20針的LCC標準陶瓷外殼里：LCC20；保證了完整的封閉性。工作溫度范圍：-55°C到+125°C，抗震動達6000g且性能不受損。需要更多技術信息，請參見相關指標和產品說明。

MEMS電容式加速度計特別適合大多數國家快速成長的鐵路市場，以及新一代的高速火車的配置，它們當中越來越多都配備了車載安全控制設備，并要求可靠的高精度加速度計。