河南航姿儀工作原理

測(cè)量的物理量:（1）角速度,測(cè)量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；（2）方向：俯仰角（pitch）：繞x軸旋轉(zhuǎn)；偏航角（yaw）：繞z軸旋轉(zhuǎn)；翻滾角（roll）：繞y軸旋轉(zhuǎn)；主要參數(shù)，通用參數(shù)（傳感器）；線性誤差：傳感器測(cè)量值與實(shí)際物理值之間的誤差；分辨率：可檢測(cè)到的較小物理量單位；采樣頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù)：量程：為角速度單位（dps，degree per second）；靈敏度（刻度因子）：較小分辨的角速度；靈敏度初始誤差；靈敏度動(dòng)態(tài)誤差；非線性度：滿量程的誤差；初始零漂；零漂溫度系數(shù)。機(jī)械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理，通過(guò)檢測(cè)陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來(lái)確定方向。河南航姿儀工作原理

現(xiàn)在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了，消費(fèi)電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測(cè)量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的角速度，而MEMS加速計(jì)則能測(cè)量線性加速度，因此這兩者是一對(duì)理想的互補(bǔ)技術(shù)。 事實(shí)上，如果組合使用加速計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運(yùn)動(dòng)，為較終用戶提供現(xiàn)場(chǎng)感更強(qiáng)的用戶使用體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)以及其它功能。而ST選用了音叉方法設(shè)計(jì)陀螺儀，其差分特性使系統(tǒng)本身對(duì)作用在傳感器上的無(wú)用線性加速度和雜亂振動(dòng)的敏感度低于市場(chǎng)上現(xiàn)有的其它類型陀螺儀。當(dāng)這些無(wú)用的信號(hào)被施加到陀螺儀，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)就會(huì)沿相同方向位移，在一個(gè)差分測(cè)量后，較終的電容變化將視為無(wú)效。甘肅陀螺儀制造隨著MEMS技術(shù)的成熟，微型陀螺儀逐漸成為市場(chǎng)主流，應(yīng)用于各種消費(fèi)電子產(chǎn)品。

陀螺儀在手機(jī)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、可以用作輸入設(shè)備。陀螺儀相當(dāng)于一個(gè)立體的鼠標(biāo)，這個(gè)功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似，甚至可以認(rèn)為是一種類型。通過(guò)小幅度的傾斜，偏轉(zhuǎn)手機(jī)，實(shí)現(xiàn)菜單，目錄的選擇和操作的執(zhí)行。(比如前后傾斜手機(jī)，實(shí)現(xiàn)通訊錄條目的上下滾動(dòng);左右傾斜手機(jī)，實(shí)現(xiàn)瀏覽頁(yè)面的左右移動(dòng)或者頁(yè)面的放大或縮小。2、也是未來(lái)較有前景和應(yīng)用范圍的用途。那就是可以幫助手機(jī)實(shí)現(xiàn)很多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是才冒出的概念，和虛擬現(xiàn)實(shí)一樣，是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用。大意是可以通過(guò)手機(jī)或者電腦的處理能力，讓人們對(duì)現(xiàn)實(shí)中的一些物體有更深入的了解。

隨著物理學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，陀螺儀的種類也日趨豐富，精度也在不斷提高。目前廣為人知的陀螺儀類型有光纖陀螺儀、激光陀螺儀和MEMS陀螺儀等。雖然MEMS陀螺儀在精度上可能不如光纖和激光陀螺儀，但其體積小、功耗低、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，使其在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。MEMS陀螺儀的角速度測(cè)量原理基于一種非真實(shí)存在的力——科里奧利力。這種力是在非慣性參考系下引入的慣性力，引入之后便可以應(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)定律。我們假設(shè)一個(gè)黑色質(zhì)量塊以特定的速度V沿著一個(gè)方向移動(dòng)，當(dāng)外部角速率被施加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于施加角速度方向的力，導(dǎo)致質(zhì)量塊發(fā)生位移。陀螺儀可以用于機(jī)器人的姿態(tài)控制和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，提高機(jī)器人的靈活性和精確性。

傳感器，陀螺儀傳感器是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的基于自由空間移動(dòng)和手勢(shì)的定位和控制系統(tǒng)。在假象的平面上揮動(dòng)鼠標(biāo)，屏幕上的光標(biāo)就會(huì)跟著移動(dòng)，并可以繞著鏈接畫(huà)圈和點(diǎn)擊按鍵。當(dāng)你正在演講或離開(kāi)桌子時(shí)，這些操作都能夠很方便地實(shí)現(xiàn)。 陀螺儀傳感器原本是運(yùn)用到直升機(jī)模型上的，目前已經(jīng)被普遍運(yùn)用于手機(jī)這類移動(dòng)便攜設(shè)備上（IPHONE的三軸陀螺儀技術(shù)）。MEMS陀螺儀，基于MEMS的陀螺儀價(jià)格相比光纖或者激光陀螺便宜很多，但使用精度非常低，需要使用參考傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，以提高使用精度。ADI公司是低成本的MEMS陀螺儀的主要制造商，VMSENS提供的AHRS系統(tǒng)正是通過(guò)這種方式，對(duì)低成本的MEMS陀螺儀進(jìn)行輔助補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的。基于MEMS 技術(shù)的陀螺因其成本低，能批量生產(chǎn)，已經(jīng)能夠普遍應(yīng)用于汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)用設(shè)備、特種設(shè)備等低成本需求應(yīng)用中。船舶導(dǎo)航系統(tǒng)中，陀螺儀可提供精確的方向信息，幫助船舶避開(kāi)暗礁和淺灘。甘肅陀螺儀制造

智能手機(jī)中的陀螺儀可實(shí)現(xiàn)屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)傳感器等功能。河南航姿儀工作原理

下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來(lái)解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡(jiǎn)化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F，形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此，通過(guò)測(cè)量y軸的角速度，我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過(guò)程需要基于動(dòng)量矩定理，這里不再詳細(xì)展開(kāi)。河南航姿儀工作原理