海南惯导作用

陀螺仪，简称陀螺，是用来测量、控制物体相对惯性空间角运动的惯性器件。陀螺仪传感器技术自问世以来，发展至今已有160余年历史，在导航、制导与控制等领域得到了普遍应用。随着科学理论的进步和工艺水平的不断提高，基于不同原理的陀螺仪相继出现，各国对陀螺仪精度、稳定性、可靠性、成本、体积等性能指标的不懈追求，极大地促进了陀螺仪技术的发展。陀螺仪按照工作原理可划分为：基于旋转质量陀螺效应的转子陀螺仪；基于萨奈克效应的光学陀螺仪；基于哥氏效应的振动陀螺仪；基于现代量子力学技术的原子陀螺仪。陀螺仪在某些领域的应用具有重要意义，如导弹制导、潜艇导航等。海南惯导作用

我们以一个单轴偏航陀螺仪为例，探讨较简单的工作原理（图1）。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动，如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率，就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力，如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专门使用电路可以检测的电参数。海南惯导作用陀螺仪可以用于机器人的姿态控制和运动规划，提高机器人的灵活性和精确性。

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。

高速转动的刚体被大家称为陀螺，利用支撑架增加一个或两个自由度制作而成的陀螺仪具有特殊的性质：定轴性、进动性，利用这两个性质根据牛顿定律可以计算出某一方向的角速度。惯性器件一：陀螺仪敏感角速度原理-有驾定轴性：高速运转的刚体在不受外力矩的作用下旋转轴方向相对惯性空间不变。进动性：陀螺仪转子高速转动时，陀螺仪内环轴方向受力后，陀螺主轴绕外环轴转动；外环轴方向受力后，陀螺主轴绕内环转动。这与转子静止时不同。在飞行器制导系统中，陀螺仪发挥关键作用，确保飞行器按预定航线飞行。

主要工作原理：角动量守恒定律，角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义：物体矢径和其动量的叉积：（1）矢量的计算：叉积和点积，假设a、b为两个矢量，之间的夹角为θ，则点积：a · b = abcosθ（标量），叉积：a x b = absinθ（矢量，方向由右手螺旋定则决定，四指由a弯向b，大拇指方向即为叉积方向）。（2）角动量计算：物体矢径和动量的叉积，r为矢径，数值为物体到旋转中心的距离，方向为旋转中心指向物体的方向矢量；p为动量，数值为物体质量与线速度的乘积p=mv，方向为线速度v的方向；以该图的方向为例，依据角动量公式，可以得到角动量L的方向为竖直向上。（3）陀螺的角动量守恒，假设一个陀螺不受空气阻力（合外力力矩=0），陀螺与地面的接触面无限小（矢径=0），则角动量的合力矩为0，即角动量守恒。机械式陀螺仪利用旋转物体的稳定性原理，通过检测陀螺仪壳体的转动角速度来确定方向。辽宁惯导价位

机械陀螺仪通过物体的旋转来测量角速度，而光学陀螺仪则利用光的干涉原理来测量。海南惯导作用

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。海南惯导作用