什麽是陀螺儀及其工作原理

文章出處：新聞資訊責任編輯：开云体育网页登录發表時間：2024-12-10 09:17:51

定義

陀螺儀(yi) 是一種測量相對於(yu) 慣性係的旋轉速率的傳(chuan) 感器。因此，它將測量旋轉時所有後續的方向變化。

由於(yu) 地球坐標係在旋轉，地麵上的陀螺儀(yi) 也會(hui) 測量地球自轉速率（約 15°/h）。陀螺儀(yi) 輸出通常以°/s或rad/s表示。

我們如何使用陀螺

可以高頻積分旋轉速率以精確測量傳(chuan) 感器方向。該原理適用於(yu) 所有慣性傳(chuan) 感器（垂直陀螺儀(yi) 、AHRS、MRU、INS）。

它們(men) 還用於(yu) 慣性導航係統 (INS) 中的導航（位置和速度）確定。

最高性能的陀螺儀(yi) （通常基於(yu) 閉環光纖陀螺儀(yi) ）非常精確，可以在沒有任何偏差估計的情況下測量地球旋轉，並在沒有任何外部航向參考的情況下確定航向。這些傳(chuan) 感器稱為(wei) 陀螺羅盤。還有許多其他技術可以在不進行純陀螺羅盤的情況下測量航向，這可以釋放陀螺儀(yi) 技術的限製。

原則

某陀螺儀(yi) 使用 2 個(ge) 原理來測量旋轉：

科裏奧利效應（Coriolis effect）

MEMS 陀螺儀(yi) 利用了科裏奧利效應。當檢測質量沿 X 方向振動時，垂直軸 Z 上的旋轉將產(chan) 生一個(ge) 力，導致垂直軸 Y 上相應的運動。

MEMS 架構有多種，通常基於(yu) 振動梁或振動環。

實際陀螺儀(yi) 性能可能會(hui) 有所不同，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) MEMS 元件尺寸和質量、傳(chuan) 感器封裝、機械和信號處理。

MEMS 陀螺儀(yi) 利用科裏奧利效應

薩尼亞克效應（Sagnac Effect）

這種效應被光纖陀螺儀(yi) （FOG）等光學陀螺儀(yi) 所利用。

兩(liang) 個(ge) 光源以相反方向循環傳(chuan) 播：一個(ge) 順時針，另一個(ge) 逆時針。當沒有旋轉時，來自兩(liang) 個(ge) 光源的光同時到達，但是如果有旋轉，其中一個(ge) 路徑將更長，另一個(ge) 路徑將更短。這將產(chan) 生幹擾，可以觀察到幹擾來扣除角速度。

光纖陀螺儀(yi) （FOG）利用薩尼亞(ya) 克效應