江苏陀螺仪

人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在航海、航天、特种等各个领域有着普遍的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动等。陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。陀螺仪还可分为压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。卫星姿态控制系统通常安装三个正交陀螺仪冗余备份。江苏陀螺仪

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的轮子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的「角动量」，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统，1850 年法国的物理学家 J.Foucault 为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子，由于「惯性」作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和 skopein（看）两字合为 gyro scopei 一字来命名这种仪表。湖北惯性导航系统使用方法机械陀螺仪逐渐被MEMS陀螺仪取代，体积更小功耗更低。

光纤陀螺仪，从20世纪60年代开始，美国海军研究办公室希望发展一种比氦-氖环形激光陀螺仪的成本更低、制造流程更简单、精度更高的光纤角速度传感器，也就是俗称的光纤陀螺。目前，较为常见的光纤陀螺仪是相敏光纤陀螺仪，通过测量在一个光纤线圈中的两束反向传播光束的相移以敏感载体转动，从而计算出其角速率。因此，光纤陀螺仪的精度主要取决于其采用的光纤种类和光电检测系统，偏值一般处于0.001度/时-0.0002度/时之间。现在，光纤陀螺仪已经被普遍应用于鱼雷、战术导弹、潜艇和航天器等。

全数字保偏闭环光纤陀螺结构组成：ARHS系列光纤陀螺仪主要由以下几个部分组成：-光源（SLD）：发射激光束，为后续信号提供基础。-耦合器：将激光束分成两个方向传播。-Y波导：引导激光束进入光纤环圈。-光纤环圈：形成一个封闭回路，是实现Sagnac效应的重要部分。-探测器（PIN/FET）：接收经过环圈传播后的信号，并将其转化为电信号。-A/D转换器：将模拟信号转换为数字信号，以便后续处理。-数字信号处理单元：对采集到的数据进行分析与处理。惯性导航系统由陀螺仪与加速度计协同，实现自主定位。

转子陀螺仪，液浮陀螺仪经过几十年的发展，技术上已相对成熟，目前主要作为敏感传感器应用到武器系统上，以实现随动跟踪与制导，但在降低温控装置功耗和噪声等方面，仍有提升空间。动力调谐陀螺仪，在20世纪70年代到20世纪90年代被普遍应用，但随着光学陀螺仪技术的出现和发展，其各方面性能指标均不占优势，在各领域逐渐被光学陀螺仪所取代，目前国内外已基本停止了对动力调谐陀螺仪的研究。静电陀螺仪仍是目前实际应用中，精度较高的陀螺仪，但由于其工艺复杂、成本昂贵、抗干扰能力差等缺陷，如今只在高精度惯性导航系统中继续应用，受关注度较低，各国正努力寻求其替代品，未来进一步发展的空间相对受限。地质勘探设备用陀螺仪测量钻孔倾斜角度，保障探测精度。湖北惯性导航系统使用方法

陀螺仪在风力发电机中监测叶片偏转和振动幅度。江苏陀螺仪

下面，我们以单自由度陀螺仪为例，来解析角速度测量的原理。单自由度陀螺仪的简化模型如下图所示，其中x、y、z分别表示陀螺仪的三个轴。假设基座被固定在汽车上，y轴即为汽车的前进方向。当汽车绕y轴或z轴旋转时，内环起到了隔离运动的作用，陀螺转轴并不会随汽车转动而转动。但当汽车绕x轴转动时，内环上会产生一对力F，形成沿x轴方向的力矩mx。由于陀螺仪在x轴方向没有转动自由度，力矩mx将使陀螺主轴绕内环y轴进动。因此，通过测量y轴的角速度，我们可以间接测量到汽车在x轴的角速度。具体的建模和求解过程需要基于动量矩定理，这里不再详细展开。江苏陀螺仪