高动态惯导

谁能讲讲陀螺仪的原理？机械转子式陀螺仪的主要构造是高速旋转的陀螺转子和陀螺主轴。通过在陀螺主轴上安装内环架，即可构成单自由度陀螺仪（总共两自由度）。若再在外环架之外添加一环，则形成双自由度陀螺仪（共有三自由度）。再辅以驱动陀螺转子高速旋转的力矩马达和信号传感器等组件，一个完整的陀螺仪就诞生了。机械转子陀螺仪主要依赖角动量守恒定律中的定轴性和进动性两大特性来进行角速度测量。（1）定轴性指的是陀螺转子在高速旋转且没有外力作用时，其自转轴在惯性空间中会保持稳定不变的指向，即始终指向一个固定的方向。（2）进动性则表现为当陀螺转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺主轴将绕内环转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺主轴将绕外环转动。这种转动角速度的方向与外力矩的作用方向是相互垂直的。现代智能手机内置微型陀螺仪，实现屏幕旋转和体感游戏功能。高动态惯导

研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支，它以物体的惯性为基础，研究旋转物体的动力学特性。陀螺垂直仪，利用摆式敏感元件对三自由度陀螺仪施加修正力矩以指示地垂线的仪表，又称陀螺水平仪。陀螺仪的壳体利用随动系统跟踪转子轴位置，当转子轴偏离地垂线时，固定在壳体上的摆式敏感元件输出信号使力矩器产生修正力矩，转子轴在力矩作用下旋进回到地垂线位置。陀螺垂直仪是除陀螺摆以外应用于航空和航海导航系统的又一种地垂线指示或量测仪表。高动态惯导陀螺仪用于检测桥梁振动，评估结构健康状况。

作为稳定器，陀螺仪器能使列车在单轨上行驶，能减小船舶在风浪中的摇摆，能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器，陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见，陀螺仪器的应用范围是相当普遍的，它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。此处我们重点介绍在电子领域中现在比较流行的MEMS陀螺仪。普遍使用的MEMS陀螺（微机械）可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。

艾默优ARHS系列陀螺仪的主要技术。全数字保偏闭环光纤陀螺仪的工作原理：艾默优ARHS系列陀螺仪的主要惯性传感器为全数字保偏闭环光纤陀螺仪。该陀螺仪主要由光源（SLD）、耦合器、Y波导、光纤环圈、探测器（PIN/FET）、A/D转换器、数字信号处理单元、D/A转换器等几部分组成。光纤陀螺仪的工作原理基于Sagnac效应。当光束在一个环形的通道中行进时，若环形通道本身具有一个转动速度，那么光源（SLD）发射出的激光沿着通道转动方向行进所需要的时间要比沿着通道相反方向行进所需要的时间多。这种光程的变化会导致两条光路的相位差或干涉条纹的变化，通过检测这种变化，可以测出光路的旋转角速度。智能门锁内置陀螺仪，监测门体开合状态，提升安全性。

陀螺仪的分类：按照原理，可以分为机电式陀螺仪（以经典力学为基础）、光电类陀螺仪（以近代物理学效应为基础），机电式陀螺仪（以经典力学为基础）：转子式陀螺仪：滚珠轴承支撑陀螺、液浮陀螺、气浮陀螺、静电陀螺等；新型振动陀螺仪：音叉陀螺、半球谐振陀螺、微机电陀螺（MEMS）等；光电类陀螺仪（以光学Sagnac效应测量运载体旋转运动为基础）；激光陀螺、光纤陀螺、原子干涉陀螺、集成光学陀螺等；机电式：高速旋转的机械转子，高速转子容易产生质量不平衡，容易受到加速度的影响；启动时间较长，且需要一定的预热时间；MEMS陀螺仪是利用 coriolis 定理，将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号。工业机器人利用陀螺仪校准机械臂姿态，提升加工精度。广西自动化采煤陀螺仪

自动驾驶汽车用陀螺仪检测急转弯和侧翻风险。高动态惯导

整合MEMS加速计和陀螺仪地磁的模块正在进入廉价的电子玩具市场，传感器模块提供的动作感应功能可实现互动的游戏体验，还能让更小的儿童上网分享快乐：孩子们很快就能够创造自己的虚拟娃娃和人物，用自然的动作玩这些玩具，不再使用按钮或键盘一类的东西，甚至可以在网上与全球的小朋友一起分享游戏。就像几年前加速计的成功故事一样，意法半导体较近掀起了MEMS陀螺仪消费浪潮，为市场提供一系列可靠的低廉的微型陀螺仪，增强多种消费电子产品运动跟踪功能，实现现场感更强的用户体验。凭借在MEMS技术、ASIC设计和更智能的封装技术上不断取得的进步，结合较先进的生产线和战略合作伙伴关系，意法半导体进一步加强了其MEMS传感器在消费电子和手机市场的领导地位。高动态惯导