浙江自动化采煤航姿仪

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。在无人机领域，陀螺仪是实现自主飞行、精确悬停等功能的关键传感器。浙江自动化采煤航姿仪

航向姿态系统是一种测量、显示飞机航向角、俯仰角和滚转角的飞行仪表。它由全姿态陀螺仪、磁航向传感器或天文罗盘和全姿态指示器组成。全姿态陀螺仪主要由航向陀螺和垂直陀螺(一种陀螺地平仪)组成。这两个陀螺仪均装在随动环内，所以在飞机机动飞行时既能使航向陀螺的外环轴始终保持在地垂线方向上，又能使垂直陀螺的转子轴和外环轴始终保持正交，以保证全姿态陀螺仪提供正确的航向、俯仰、倾侧姿态信息。按驱动陀螺轮运转的分类方式有：电动和气动。按姿态角测量分类方式有：摩擦式电位器（通过测量模拟电压的大小来计算出姿态角）和非接触式容栅传感器 ；对于角速度传感器，很多人可能会比较陌生，不过，如果提到它的另一个名字——陀螺仪，相信有不少人知道。福建船用惯性导航系统激光式陀螺仪采用激光束在Sagnac效应中的干涉现象，实现高精度角速度测量。

传感器，陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标，屏幕上的光标就会跟着移动，并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时，这些操作都能够很方便地实现。 陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，目前已经被普遍运用于手机这类移动便携设备上（IPHONE的三轴陀螺仪技术）。MEMS陀螺仪，基于MEMS的陀螺仪价格相比光纤或者激光陀螺便宜很多，但使用精度非常低，需要使用参考传感器进行补偿，以提高使用精度。ADI公司是低成本的MEMS陀螺仪的主要制造商，VMSENS提供的AHRS系统正是通过这种方式，对低成本的MEMS陀螺仪进行辅助补偿实现的。基于MEMS 技术的陀螺因其成本低，能批量生产，已经能够普遍应用于汽车牵引控制系统、医用设备、特种设备等低成本需求应用中。

现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种，它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的：当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，就可以制造出干涉式光纤陀螺仪，如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以它所要求的光源必须有很好的单色性。陀螺仪在导航系统中，可以提供准确的方向和位置信息，用于船舶、飞机等的导航。

陀螺仪的基本特性：定轴性、进动性.（1）定轴性,当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。（2）进动性,当转子高速旋转时，若外力矩作用于外环轴，陀螺仪将绕内环轴转动；若外力矩作用于内环轴，陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性，叫做陀螺仪的进动性。陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性，为动态环境下的控制提供可靠依据。福建船用惯性导航系统

陀螺仪可以抵抗外界干扰和振动，提供稳定可靠的测量结果。浙江自动化采煤航姿仪

氦-氖环形激光陀螺仪，相比传统的机械式转子陀螺仪，主要优点是无机械转子，结构简单（少于20个部件），抗振动性能好，启动快，可靠性高，数字输出。此外，一些研究人员还提出用固态增益介质替换氦-氖气体，能够使陀螺仪的工作寿命更长、成本更低和制造更简单，这种陀螺也被称为固态环形激光陀螺仪（固态RLG）。目前，基于氦-氖环形激光陀螺仪的惯性导航系统已经普遍应用在航空和航海导航、战略导弹的导航、制导与控制领域，成为主要的高性能陀螺仪之一。浙江自动化采煤航姿仪