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第1章 MEMS惯性传感器术语1

1.1 综合术语1

1.2 MEMS角速率陀螺术语5

1.3 MEMS线加速度计术语8

第2章 MEMS惯性传感器分类11

2.1 MEMS角速率陀螺分类11

2.2 MEMS线加速度计分类12

第3章 MEMS惯性传感器的功能14

3.1 MEMS角速率陀螺的功能14

3.2 MEMS线加速度计的功能14

第4章 MEMS惯性传感器作用原理16

4.1 MEMS角速率陀螺作用原理16

4.1.1 MEMS硅角速率陀螺的科里奥利作用原理16

4.1.2 MEMS石英角速率陀螺的科里奥利作用原理16

4.2 MEMS线加速度计作用原理17

4.2.1 MEMS硅线加速度计的牛顿第二定律作用原理18

4.2.2 MEMS石英线加速度计的牛顿第二定律作用原理18

第5章 MEMS惯性传感器的敏感极性21

5.1 MEMS角速率陀螺的敏感极性21

5.2 MEMS线加速度计的敏感极性22

5.3 MEMS惯性测量单元IMU的敏感极性22

第6章 MEMS惯性传感器的调整25

6.1 MEMS硅角速率陀螺的调整25

6.1.1 敏感极性的确定25

6.1.2 测量范围的扩展25

6.1.2.1 外接运算放大器缩小测量范围的MEMS硅角速率陀螺的调整方法25

6.1.2.2 外接电阻扩大较大测量范围的MEMS硅角速率陀螺的调整方法26

6.1.2.3 外接附加供电扩大更大测量范围的MEMS硅角速率陀螺的调整方法28

6.1.3 零偏的调整29

6.1.3.1 零偏调整的计算方法29

6.1.3.2 零偏调整的操作工艺30

6.1.4 带宽的调整30

6.1.4.1 一般MEMS硅角速率陀螺带宽的调整30

6.1.4.2 有外接电阻扩大较大测量范围的MEMS硅角速率陀螺带宽的调整31

6.1.4.3 有外接附加供电扩大更大测量范围的MEMS硅角速率陀螺带宽的调整31

6.1.5 自检测（ST）响应值的计算方法31

6.1.5.1 一般MEMS硅角速率陀螺自检测（ST）响应值的计算方法31

6.1.5.2 有外接电阻和附加供电的MEMS硅角速率陀螺自检测（ST）响应值的计算方法32

6.1.6 输出滤波器参数的选择32

6.2 MEMS硅线加速度计的调整33

6.2.1 敏感极性的确定33

6.2.2 零偏的调整33

6.2.3 带宽的调整33

6.2.4 输出噪声的计算34

6.2.5 地球重力加速度1g的处理34

第7章 制造MEMS硅角速率陀螺的企业标准35

7.1 企业标准：Q/ZZYB001—2009《MEMS硅角速率陀螺生产规程》35

7.1.1 印刷电路板组件焊接规程35

7.1.2 装配调试规程37

7.1.2.1 步骤一：初测并调零37

7.1.2.2 步骤二：清洗并烘干37

7.1.2.3 步骤三：喷三防漆并做老化试验及组装37

7.1.2.4 步骤四：高温试验38

7.1.2.5 步骤五：低温试验及低温试验后的烘干处理38

7.1.2.6 步骤六：灌封及总装配39

7.1.2.7 步骤七：贴标签39

7.1.2.8 步骤八：标定测试40

7.1.2.9 步骤九：漆封40

7.1.2.10 步骤十：产品入库41

7.2 企业标准：Q/ZZYB002—2009《MEMS角速率陀螺测试方法》41

7.2.1 范围41

7.2.2 引用文件41

7.2.3 测试项目41

7.2.4 测试方法步骤42

7.2.4.1 速率静特性曲线及标度因数和标度因数非线性度测试42

7.2.4.2 分辨力的测试43

7.2.4.3 零偏稳定性、零偏及零偏重复性的测试44

7.2.5 打印角速率陀螺“标定结果报告”46

第8章 单轴MEMS硅角速率陀螺制造工艺48

8.1 产品元部件配套表48

8.2 生产流程49

8.3 部组件的设计要求51

8.3.1 单轴＋3500°／s MEMS硅角速率陀螺的电路及PCB设计要求51

8.3.2 PCB-陀螺主芯片组件的形成53

8.3.3 机械壳体组件的设计要求54

8.3.4 面膜标签的设计要求55

8.4 部组件检验方法56

8.4.1 元器件检验56

8.4.2 PCB板检验56

8.4.3 表贴焊检验56

8.4.4 MEMS陀螺主芯片BGA载流焊检验57

8.4.5 机械壳体检验57

8.4.6 标识极性检验58

8.5 焊接与装配要求及必要的测试方法58

8.5.1 元器件的领取58

8.5.2 元器件的清洗和保养58

8.5.3 焊接与装配要求58

8.5.4 产品正温度系数测试方法59

8.5.5 零偏置调整方法59

8.5.6 电气绝缘电阻的测试方法60

8.5.7 烘干、喷三防漆、老化试验60

8.5.8 灌封要求——二次灌封法60

8.5.9 机械壳体装配要求61

8.5.10 产品编号的确定方法61

8.5.11 调整灵敏度的计算方法62

8.5.12 自检测ST的测试方法和计算方法62

8.5.13 启动时间的测试方法63

8.5.14 消耗电流的测试方法63

8.5.15 输出噪声的测试方法64

8.5.16 带宽的测试方法及测试数据认定64

8.6 总装配图64

8.7 合格产品检验标准65

8.7.1 电气性能基本合格产品例行测试要求65

8.7.2 高低温试验例行测试要求65

8.7.3 产品标定测试要求66

8.8 合格产品主要性能指标67

第9章 MEMS惯性传感器的测试69

9.1 MEMS角速率陀螺的测试69

9.1.1 测试设备69

9.1.2 测试项目69

9.1.3 测试方法步骤69

9.1.3.1 速率静特性测试（第一步）69

9.1.3.2 分辨力的测试（第二步）70

9.1.3.3 零偏稳定性、零偏及零偏重复性的测试（第三步）72

9.1.3.4 随机游走系数的测试（第四步）74

9.1.3.5 带宽的测试（第五步）74

9.1.3.6 启动时间的测试（第六步）76

9.1.4 关于MTBF检验测试方法80

9.2 MEMS线加速度计的测试81

9.2.1 测试设备81

9.2.2 测试项目81

9.2.3 测试方法步骤81

9.2.3.1 零偏、刻度因数、零偏稳定性、零偏重复性的测试81

9.2.3.2 线加速度静特性的测试84

9.2.3.3 带宽的测试84

9.2.3.4 输出噪声的计算和测试85

9.2.4 在惯性导航系统中使用的线加速度计85

第10章 MEMS惯性传感器产品的环境试验87

10.1 环境试验概念87

10.2 我国标准类别87

10.3 MEMS惯性传感器产品研制阶段的划分88

10.4 MEMS惯性传感器产品设计依据的标准88

10.5 MEMS惯性传感器产品环境试验项目的选取89

10.6 MEMS惯性传感器产品环境试验方法步骤91

10.7 环境试验报告91

第11章 MEMS惯性传感器产品的选择93

11.1 MEMS惯性传感器产品的选择原则93

11.1.1 MEMS角速率陀螺产品的选择原则93

11.1.2 MEMS线加速度计产品的选择原则94

11.2 国内MEMS惯性传感器产品的选择96

11.2.1 国内MEMS硅惯性传感器产品的选择96

11.2.1.1 MEMS硅角速率陀螺选型96

11.2.1.2 MEMS硅线加速度计选型96

11.2.1.3 MEMS硅惯性测量单元（IMU）选型96

11.2.1.4 MEMS硅倾角传感器选型96

11.2.2 国内MEMS石英惯性传感器产品的选择105

11.2.2.1 MEMS石英角速率陀螺产品的选择105

11.2.2.2 MEMS石英线加速度计产品的选择106

11.3 国内外其他惯性传感器产品的选择110

11.3.1 国内其他惯性传感器产品的选择110

11.3.1.1 国内机械式惯性传感器产品的选择110

11.3.1.2 国内典型光纤角速率陀螺技术条件111

11.3.1.3 国内典型激光角速率陀螺技术条件112

11.3.2 国外其他惯性传感器产品的选择113

11.3.2.1 光纤角速率陀螺系列产品113

11.3.2.2 半球谐振角速率陀螺系列产品113

11.3.2.3 线加速度计系列产品113

11.3.2.4 惯性测量单元（IMU）系列产品113

11.3.2.5 垂直陀螺系列产品113

11.3.2.6 倾角传感器系列产品113

第12章 MEMS硅角速率陀螺使用说明书及其注释126

12.1 ARG-50A型±50°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书126

12.1.1 简介126

12.1.2 原理126

12.1.3 技术条件127

12.1.4 电气接口128

12.1.5 外形尺寸128

12.2 ARG-60A型±60°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书129

12.2.1 简介129

12.2.2 原理129

12.2.3 技术条件129

12.2.4 电气接口131

12.2.5 外形尺寸131

12.3 ARG-80A型±80°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书及其注释131

12.3.1 ARG-80A型±80°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书131

12.3.1.1 简介131

12.3.1.2 原理131

12.3.1.3 技术条件132

12.3.1.4 电气接口133

12.3.1.5 外形尺寸133

12.3.2 ARG-80A型±80°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书注释133

12.3.2.1 简介133

12.3.2.2 原理134

12.3.2.3 技术条件134

12.3.2.4 电气接口139

12.3.2.5 外形尺寸139

12.4 ARG-90D型±90°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书139

12.4.1 简介139

12.4.2 原理140

12.4.3 技术条件140

12.4.4 电气接口141

12.4.5 外形尺寸141

12.5 ARG-100型±100°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书141

12.5.1 简介141

12.5.2 原理142

12.5.3 技术条件142

12.5.4 电气接口143

12.5.5 外形尺寸143

12.6 ARG-150型±150°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书144

12.6.1 简介144

12.6.2 原理144

12.6.3 技术条件144

12.6.4 电气接口145

12.6.5 外形尺寸146

12.7 ARG-200型±200°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书146

12.7.1 简介146

12.7.2 原理146

12.7.3 技术条件147

12.7.4 电气接口148

12.7.5 外形尺寸148

12.8 ARG-250型士250°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书148

12.8.1 简介148

12.8.2 原理149

12.8.3 技术条件149

12.8.4 电气接口150

12.8.5 外形尺寸150

12.9 ARG-300型±300°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书150

12.9.1 简介150

12.9.2 原理151

12.9.3 技术条件151

12.9.4 电气接口152

12.9.5 外形尺寸152

12.10 ARG-350型±350°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书153

12.10.1 简介153

12.10.2 原理154

12.10.3 技术条件154

12.10.4 电气接口155

12.10.5 外形尺寸155

12.11 ARG-400型±400°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书155

12.11.1 简介155

12.11.2 原理156

12.11.3 技术条件156

12.11.4 电气接口157

12.11.5 外形尺寸157

12.12 ARG-450型±450°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书157

12.12.1 简介157

12.12.2 原理158

12.12.3 技术条件158

12.12.4 电气接口159

12.12.5 外形尺寸159

12.13 ARG-500型±500°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书160

12.13.1 简介160

12.13.2 原理160

12.13.3 技术条件160

12.13.4 电气接口161

12.13.5 外形尺寸162

12.14 ARG-550型±550°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书162

12.14.1 简介162

12.14.2 原理162

12.14.3 技术条件162

12.14.4 电气接口163

12.14.5 外形尺寸164

12.15 ARG-600型±600°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书164

12.15.1 简介164

12.15.2 原理164

12.15.3 技术条件164

12.15.4 电气接口165

12.15.5 外形尺寸166

12.16 ARG-720型±720°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书166

12.16.1 简介166

12.16.2 原理166

12.16.3 技术条件166

12.16.4 电气接口168

12.16.5 外形尺寸168

12.17 ARG-800型±800°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书168

12.17.1 简介168

12.17.2 原理168

12.17.3 技术条件169

12.17.4 电气接口170

12.17.5 外形尺寸170

12.18 ARG-900型±900°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书170

12.18.1 简介170

12.18.2 原理170

12.18.3 技术条件171

12.18.4 电气接口172

12.18.5 外形尺寸172

12.19 ARG-1000型±1000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书172

12.19.1 简介172

12.19.2 原理172

12.19.3 技术条件173

12.19.4 电气接口174

12.19.5 外形尺寸174

12.20 ARG-1100型±1100°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书174

12.20.1 简介174

12.20.2 原理174

12.20.3 技术条件175

12.20.4 电气接口176

12.20.5 外形尺寸176

12.21 ARG-1200型±1200°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书176

12.21.1 简介176

12.21.2 原理177

12.21.3 技术条件177

12.21.4 电气接口178

12.21.5 外形尺寸178

12.22 ARG-1500型±1500°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书178

12.22.1 简介178

12.22.2 原理179

12.22.3 技术条件179

12.22.4 电气接口180

12.22.5 外形尺寸180

12.23 ARG-2000型±2000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书180

12.23.1 简介180

12.23.2 原理181

12.23.3 技术条件181

12.23.4 电气接口182

12.23.5 外形尺寸182

12.24 ARG-2200型±2200°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书182

12.24.1 简介182

12.24.2 原理183

12.24.3 技术条件183

12.24.4 电气接口184

12.24.5 外形尺寸185

12.25 ARG-2500型±2500°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书185

12.25.1 简介185

12.25.2 原理186

12.25.3 技术条件186

12.25.4 电气接口187

12.25.5 外形尺寸187

12.26 ARG-3000型±3000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书187

12.26.1 简介187

12.26.2 原理188

12.26.3 技术条件188

12.26.4 电气接口189

12.26.5 外形尺寸189

12.27 ARG-4000型±4000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书189

12.27.1 简介189

12.27.2 原理190

12.27.3 技术条件190

12.27.4 电气接口191

12.27.5 外形尺寸191

12.28 ARG-5000型±5000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书191

12.28.1 简介191

12.28.2 原理192

12.28.3 技术条件192

12.28.4 电气接口193

12.28.5 外形尺寸193

12.29 ARG-6000型±6000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书194

12.29.1 简介194

12.29.2 原理194

12.29.3 技术条件194

12.29.4 电气接口195

12.29.5 外形尺寸196

12.30 ARG-8000型±8000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书196

12.30.1 简介196

12.30.2 原理197

12.30.3 技术条件197

12.30.4 电气接口198

12.30.5 外形尺寸198

12.31 ARG-10000型±10000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书198

12.31.1 简介198

12.31.2 原理199

12.31.3 技术条件199

12.31.4 电气接口200

12.31.5 外形尺寸200

12.32 ARG-12000型±12000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书200

12.32.1 简介200

12.32.2 原理201

12.32.3 技术条件201

12.32.4 电气接口202

12.32.5 外形尺寸203

12.33 ARG-50000型±50000°／s MEMS硅角速率陀螺使用说明书203

12.33.1 简介203

12.33.2 原理203

12.33.3 技术条件203

12.33.4 电气接口204

12.33.5 外形尺寸205

第13章 MEMS石英角速率陀螺技术条件及其注释206

13.1 国内MEMS石英角速率陀螺技术条件及其注释206

13.1.1 LDT-20F2型±50°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件206

13.1.2 LDT-20F2型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件及其注释207

13.1.2.1 LDT-20F2型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件207

13.1.2.2 LDT-20F2型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件注释208

13.1.3 LDT-20F2型±200°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件213

13.1.4 LDT-30F1型±50°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件214

13.1.5 LDT-30F1型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件215

13.1.6 LDT-30F1型±200°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件216

13.2 国外MEMS石英角速率陀螺技术条件217

13.2.1 HZ1-90-100A型±90°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件217

13.2.2 HZ1-100-100型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件218

13.2.3 LCG50-00100-100型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件219

13.2.4 LCG50-00250-100型±250°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件219

13.2.5 QRS14-00100-102型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件220

13.2.6 QRS14-00100-103型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件221

13.2.7 QRS11-00100-100型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件222

13.2.8 QRS11-00100-101型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件223

13.2.9 G50Z-020-100型±20°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件224

13.2.10 G50Z-100-100型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件225

13.2.11 G50Z-175-100型±175°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件226

13.2.12 G50Z-350-100型±350°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件227

13.2.13 G50Z-020-200型±20°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件228

13.2.14 G50Z-100-200型±100°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件229

13.2.15 G50Z-175-200型±175°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件230

13.2.16 G50Z-350-200型±350°／s MEMS石英角速率陀螺技术条件231

第14章 MEMS惯性传感器的应用及安装要求233

14.1 MEMS惯性传感器应用的技术领域233

14.1.1 应用于旋转体类战术武器的制导技术领域233

14.1.2 应用于航空航天飞行器稳定控制技术领域233

14.1.3 应用于特高速旋转体转速测控技术领域233

14.1.4 应用于舰船测控技术领域234

14.1.5 应用于汽车自动驾驶技术领域234

14.1.6 应用于工业测控技术领域234

14.1.7 应用于桥路建设技术领域234

14.1.8 应用于地质勘探技术领域234

14.2 MEMS角速率陀螺的应用特点234

14.2.1 MEMS角速率陀螺有功耗小、输出阻抗小的特点234

14.2.2 MEMS角速率陀螺体积小235

14.2.3 MEMS角速率陀螺重量轻235

14.2.4 MEMS角速率陀螺测量范围很宽235

14.2.5 MEMS角速率陀螺启动快235

14.2.6 MEMS角速率陀螺的非线性小（线性度好）235

14.2.7 MEMS角速率陀螺的带宽均可调整236

14.2.8 MEMS角速率陀螺的输出几乎没有迟滞236

14.2.9 MEMS角速率陀螺耐冲击加速度能力很强236

14.2.10 MEMS角速率陀螺有自检测（ST）功能236

14.2.11 MEMS角速率陀螺输出信号有噪声237

14.2.12 MEMS角速率陀螺的温漂不可忽视237

14.3 MEMS惯性传感器的安装要求238

14.3.1 安装位置238

14.3.2 安装连接及安装面238

14.3.3 安装极性239

14.3.4 产品壳体的接地处理239

第15章 MEMS惯性传感器产品应用实例240

15.1 实例1——单轴低速低带宽MEMS硅角速率陀螺的应用240

15.2 实例2——单轴高速MEMS硅角速率陀螺的应用240

15.3 实例3——单轴特殊高速MEMS硅角速率陀螺的应用241

15.4 实例4——双轴低速MEMS石英角速率陀螺组的应用242

15.5 实例5——三轴高低速MEMS硅角速率陀螺组的应用242

15.6 实例6——三轴高低速MEMS硅角速率陀螺组和三轴中低加速度MEMS硅线加速度计组的应用243

15.7 实例7——三轴低加速度MEMS硅线加速度计组的应用244

15.8 实例8——IMU低速MEMS硅角速率陀螺和低加速度MEMS硅线加速度计的应用244

15.9 实例9——IMU高速MEMS硅角速率陀螺和中加速度MEMS硅线加速度计的应用245

15.10 实例10——IMU中速光纤角速率陀螺和低加速度MEMS硅线加速度计的应用246

15.11实例11——单轴小倾角MEMS硅倾角传感器的应用247

15.12 实例12——单轴双列直插高速MEMS硅角速率陀螺的应用247

15.13实例13——三轴高中速MEMS硅角速率陀螺组的应用248

15.14 实例14——三轴低速MEMS石英角速率陀螺组的应用249

15.15 实例15——单轴低速低带宽MEMS硅角速率陀螺的应用250

15.16 实例16——双轴无偏低速MEMS石英角速率陀螺组的应用251

15.17 实例17——单轴低速防水MEMS硅角速率陀螺的应用252

15.18 实例18——单轴高速耐高冲击加速度MEMS硅角速率陀螺的应用252

15.19 实例19——三轴中加速度限值输出MEMS硅线加速度计组的应用253

15.20 实例20——单轴低速快速响应MEMS硅角速率陀螺的应用254

15.21 实例21——单轴低速长距离输出MEMS硅角速率陀螺的应用255

第16章 MEMS惯性传感器测试仪器及设备257

16.1 通用测试仪器257

16.1.1 数显式多用表257

16.1.2 六位半数字式多用表257

16.1.3 数采式数字电压电流表257

16.1.4 示波器257

16.1.5 双通道直流稳压电源257

16.2 专用测试设备258

16.2.1 高低温试验箱258

16.2.2 角速率转台258

16.2.3 光学分度头或多齿分度台261

16.2.4 带温控箱的角速率转台261

16.2.5 离心机261

16.2.6 水平（角）振动台262

16.2.7 垂直（上下）振动台262

16.2.8 冲击试验台263