¿Cuál es el rango general de la frecuencia de oscilación de la estructura en los giroscopios y / o acelerómetros MEMS?

Los acelerómetros MEMS tienen una frecuencia de resonancia relativamente alta, decenas de kHz. Por ejemplo, aquí es la hoja de datos del ADXL150 clásico (también conocido como obsoleto), que Tiene una frecuencia de resonancia de 24kHz típicamente.

Los de grado de navegación de precisión (no MEMS) tienen una frecuencia de resonancia relativamente baja, más como 1 kHz.

La sensibilidad está directamente relacionada con la frecuencia de resonancia (la raíz cuadrada de la relación entre la constante del resorte y la masa es la frecuencia angular), por lo que puede esperar cierta consistencia en las frecuencias de resonancia de las estructuras de diferentes diseños. Normalmente tienen algún tipo de topes para evitar daños en caso de que la frecuencia fundamental se excite con el apagado o lo que sea.

Creo que estos son casi todos los tipos de reequilibrio de fuerza en estos días, por lo que la resonancia mecánica debería amortiguarse considerablemente cuando están en funcionamiento normal.

  

Estoy considerando la posibilidad de dañar los sensores MEMS a través de   vibraciones introducidas externamente

Cada oscilador MEMs que he encontrado puede sobrevivir a 10,000 g en shock y es mucho menos susceptible que los xtals. Lea esto por ejemplo. Nunca podríamos esperar usar Xtals en nuestras unidades de telemetría giratorias (10,000 rpm a 50,000 rpm) pero ahora estamos introduciendo los osciladores MEMs con cautela. Estamos utilizando dispositivos de laboratorios de silicio y se han probado para sobrevivir a 10.000 g. Vea esto: -

Todavíatrabajanenestenivel.¿Esestotanaltocomolosnivelesdechoquequepodríainducir?Lafrecuenciaderesonanciainternaserá"estimulada" por un shock externo, por lo que mi intuición es que, a menos que esté haciendo algo profundamente "loco" mecánicamente, no tendrá ningún problema.

Esta respuesta es solo para los módulos del oscilador. No puedo responder por otros sensores mems porque no los he investigado.

Según esta tesis el tipo de acelerómetro más común usado en MEMS es el capacitivo y tiene una frecuencia natural / resonante de "unos pocos kHz".

La información de que los acelerómetros MEMS capacitivos son los más comunes también aparece aquí . Entonces, si la tesis mencionada es errónea con respecto a la frecuencia (a la que se le podría dar la respuesta de Spehro Pefhany), al menos podría examinar algunas hojas de datos de MEMS capacitivas y obtener su propio rango / estadísticas. En este documento al menos algunos académicos tienen una frecuencia de resonancia de solo un par de kHz . Como otro punto de datos, la hoja de datos de ADXL105 da un mínimo de 13kHz , típico de 18kHz, y sin máximo indicado. Puede que no tenga tanta suerte con otros fabricantes que no sean AD; He revisado algunos de los acelerómetros MEMS de ST, pero parece que no dan estos datos [frecuencia de resonancia] para ninguno de ellos. Sospecho que la razón es que para los acelerómetros [MEMS o de otro tipo] la frecuencia de resonancia no es lo suficientemente importante como para decirle a los usuarios, porque solo se pueden usar muy por debajo de eso .

Pasandoagiroscopios,deacuerdocon este libro hay tres tipos comunes de giroscopios MEMS: Afinador de horquilla, rueda vibratoria y resonadores de copa de vino. Así que podrías aplicar la misma metodología a cada uno. Para los giroscopios MEMS vibradores en general, este documento proporciona la frecuencia de resonancia de 10 kHz a 30 kHz Como el rango más común. Los giroscopios vibrantes están diseñados para vibrar a su frecuencia natural / resonante. El papel tiene una gráfica con dispositivos tanto académicos como de la industria; Supongo que solo te interesa lo último, por lo que podrías filtrar los datos del gráfico en consecuencia.

Laposibilidadderompercualquieradeestos[acelerómetrosogiroscopios]soloporresonanciaforzadaexternamentedependeobviamentedelaamplituddelavibraciónexterna.Desafortunadamente,determinarlaamplitudconlaquesobreviviríanasufrecuenciaderesonancianoestanfácilconlashojasdedatos.Paralosacelerómetros,ciertamentepuedeencontrarelmáximodegquepuedentomar,peroestoparamovimientos/esfuerzosnorepetitivos;p.ej.para LIS3DSH este límite absoluto es dado que 10000g es para 0.1ms máximo, 3000g para 0.5ms. El documento del que tomé el gráfico anterior dice que su giroscopio podía manejar 1000 g de vibración externa continua por debajo de su frecuencia de resonancia [que era de 100 kHz], y de hecho, medir de forma robusta en estas condiciones con un error inferior a 0,003 ° / s / g, pero también dice un giroscopio MEMS comercial tuvo un error 1000 veces mayor, pero no dicen en qué medida máxima probaron el comercial.