船用慣導

垂直陀螺儀（Vertical Gyroscope）存在各種類型航空儀表的慣性導航系統和基本輸進系統中，用來丈量航天器的側傾角度(橫滾)和俯仰角（姿態）。陀螺儀作為一種慣性測量器件，是慣性導航、慣性制導和慣性測量系統的主要部件，普遍應用于特種和民用領域。陀螺儀的原理很簡單，其基本原理和自行車能直立行走的原理一樣，主要部件是一個能快速旋轉的金屬輪，就是靠這個快速旋轉的輪子產生恒定的方向性，來指示或驅動或該變飛行器的飛行姿態，陀螺儀是靠陀螺輪高速旋轉而工作的。陀螺儀具有高精度和快速響應的特點，可以提供準確的角速度和角位移測量。船用慣導

陀螺儀有什么用，檢測和測量角速度以及方向？陀螺儀的主要作用是檢測和測量角速度以及方向，它在多個領域和設備中發揮著重要作用。陀螺儀是一種基于角動量守恒理論的裝置，通過高速旋轉的轉子來感測和維持方向。它的基本工作原理是利用轉子的角動量來抗拒方向改變的趨向，從而實現對運動和方向的測量。陀螺儀不只在航空、航海等傳統領域中用于導航和姿態控制，而且在現代科技產品如智能手機、游戲手柄、虛擬現實設備中也扮演著重要角色。浙江陀螺儀市場價格陀螺儀在游戲機、遙控器等消費電子產品中的應用，為用戶帶來更加豐富的操作體驗。

我們以一個單軸偏航陀螺儀為例，探討較簡單的工作原理（圖1）。兩個正在運動的質點向相反方向做連續運動，如藍色箭頭所示。只要從外部施加一個角速率，就會產生一個與質點運動方向垂直的科里奧利力，如圖中黃色箭頭所示。產生的科里奧利力使感應質點發生位移，位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應部分的運動電極（轉子）位于固定電極（定子）的側邊，上面的位移將會在定子和轉子之間引起電容變化，因此，在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉化成一個專門使用電路可以檢測的電參數。

航向姿態系統是一種測量、顯示飛機航向角、俯仰角和滾轉角的飛行儀表。它由全姿態陀螺儀、磁航向傳感器或天文羅盤和全姿態指示器組成。全姿態陀螺儀主要由航向陀螺和垂直陀螺(一種陀螺地平儀)組成。這兩個陀螺儀均裝在隨動環內，所以在飛機機動飛行時既能使航向陀螺的外環軸始終保持在地垂線方向上，又能使垂直陀螺的轉子軸和外環軸始終保持正交，以保證全姿態陀螺儀提供正確的航向、俯仰、傾側姿態信息。按驅動陀螺輪運轉的分類方式有：電動和氣動。按姿態角測量分類方式有：摩擦式電位器（通過測量模擬電壓的大小來計算出姿態角）和非接觸式容柵傳感器 ；對于角速度傳感器，很多人可能會比較陌生，不過，如果提到它的另一個名字——陀螺儀，相信有不少人知道。未來，隨著人工智能和自動駕駛技術的發展，陀螺儀將繼續發揮關鍵作用，支持智能交通和自動化系統的實現。

現在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了，消費電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸運動的角速度，而MEMS加速計則能測量線性加速度，因此這兩者是一對理想的互補技術。 事實上，如果組合使用加速計和陀螺儀這兩種傳感器，系統設計人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運動，為較終用戶提供現場感更強的用戶使用體驗、精確的導航系統以及其它功能。而ST選用了音叉方法設計陀螺儀，其差分特性使系統本身對作用在傳感器上的無用線性加速度和雜亂振動的敏感度低于市場上現有的其它類型陀螺儀。當這些無用的信號被施加到陀螺儀，兩個質點就會沿相同方向位移，在一個差分測量后，較終的電容變化將視為無效。不同類型的陀螺儀具有不同的測量精度和適用范圍，可根據需求選擇合適的型號進行應用。船用慣導

陀螺儀在航空航天領域中，可以用于飛行器的姿態控制和導航定位。船用慣導

單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個自由度，共有兩個自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示，x、y、z分別為陀螺儀的三個周，x方向沒有自由度。轉子飛速轉動的動量H沿z軸方向。當基座繞z軸轉動或y軸轉動時，由于內框架具有隔離運動作用，轉子不會隨著基座的轉動而轉動。當基座繞x軸轉動時，內框架軸有一對力F作用在內框架軸的兩端，形成力矩M_x，方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒有該方向的轉動自由度，力矩M_x使陀螺儀繞內框架進動，沿y軸方向。總之，單自由度陀螺儀可敏感缺少自由度方向的角速度。船用慣導