Testing of MEMS gyroscopes

Tato diplomová práce se zabývá teoretickými poznatky o konstrukcích a parametrech MEMS gyroskopů. Dále je prezentován navržený měřicí řetězec pro testování MEMS gyroskopů ve společnosti Honeywell International s.r.o. a to zejména s použitím systémů: Polytec MSA-500, goniometrických plošin a kontroléru od firmy Standa a kontroléru pro řízení Peltierových článků. Praktická část diplomové práce obsahuje popis navrženého kontroléru pro řízení teploty testovaného zařízení a také popis aplikace v prostředí LabVIEW („Measurement systém“), která se používá pro řízení pozice dvou goniometrických plošin a pro řízení Peltierových článků. Tento systém je schopen plně řídit pozici goniometrických plošin, zarovnat povrch testovaného zařízení do ideálně kolmé pozice vůči optické hlavě analyzátoru Polytec MSA-500 a také kontrolovat teplotu testovaného zařízení. Závěrečná část diplomové práce je věnována testům základních parametrů MEMS gyroskopů se zaměřením na závislost tzv. Angle Random Walk a offsetu MEMS gyroskopu na kvalitě vakua v prostředí struktury.This diploma thesis presents theoretical information regarding MEMS gyroscopes their parameters and designs. The description of measurement chain be used for testing of MEMS gyroscopes in Honeywell International s.r.o. is presented. Special focus is devoted to: the Polytec MSA-500 system, the Standa goniometers and their controller, Peltier cell and its driver. The practical part of this thesis contains the description of the thermal control system and also the description of the developed “Measurement system” in the LabVIEW software which is used for controlling the goniometers position and the Peltier cell. The system is able to fully control two goniometer stages, align the surface of tested MEMS device to orthogonal position with respect to the Polytec MSA-500 measurement head and also control the temperature of the tested device. The last part of this thesis presents the tests of the MEMS gyroscope parameters with special focus to the MEMS gyroscope angle random walk and the bias dependence on the vacuum quality of the structure environment.

Qualitative comparison of MEMS vibration sensors

Cílem této bakalářské práce je kvalitativní ověření parametrů MEMS snímačů vibrací s použitím kalibračních zařízení od firem SPECTRA a Brüel & Kjr. První část této práce se zabývá různými typy MEMS snímačů vibrací na piezorezistivním, kapacitním a tepelném principu činnosti. Dále je v práci pojednáno o primárních a sekundárních metodách kalibrace snímačů vibrací a o zařízeních používaných pro tyto metody kalibrace. Druhou částí bakalářské práce je použití kalibračních řetězců a sekundární metody kalibrace pro ověření citlivostí a teplotních závislostí tří konkrétních MEMS akcelerometrů od firem STMicroelectronics, MEMSIC a Panasonic. Naměřené charakteristiky jsou porovnány s katalogovými listy výrobců. Na konec jsou zde také uvedeny možnosti potlačení těchto teplotních vlivů.The aim of this bachelor thesis is a qualitative parameter validation of MEMS vibration sensors using calibration devices from the companies SPECTRA a Brüel & Kjr. First part of study deals with different types of MEMS vibration sensors on the piezoresistive, capacitive and thermal principle of operation. The study also deals with primary and secondary methods of calibration of vibration sensors and devices used for these calibration methods. The second part of the thesis is to use the calibration chains and secondary calibration methods to verify the sensitivity and temperature dependences of three particular MEMS accelerometers from the companies STMicroelectronic, MEMSIC and Panasonic. The measured characteristics are compared with catalog datasheets. In the end of the thesis are also discussed the possibility of the suppression these temperature effects.

System for MEMS Gyroscope Testing

This paper presents fundamental information about an apparatus for tests on MEMS gyroscopes. Within the introductory section, the measurement system used to test MEMS gyroscopes at a Honeywell laboratory is characterized; the set-up comprises a Polytec MSA-500 analyzer, goniometers, and a controller. The related practical part then describes an application developed with the LabVIEW software to control the position of the goniometers. Importantly, the discussed system is able to fully control two goniometer stages and to align the MEMS device surface into an orthogonal position with respect to the Polytec MSA-500 measurement unit