四川惯性导航系统制造

人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在航海、航天、特种等各个领域有着普遍的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动等。陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。陀螺仪还可分为压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪和激光陀螺仪，它们都是电子式的，并且它们可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。激光陀螺仪则利用光的干涉效应测量角速度，具有高精度和长期稳定性，在惯性导航和高精度测量中应用普遍。四川惯性导航系统制造

1850年法国物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中地的转子（rotor），由于具有惯性，它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字 gyro（旋转）和skopein（看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器，从头一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪，但直到现在，陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究，这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪较主要的基本特性是它的稳定性和进动性。深圳航姿仪工作原理船舶导航系统中，陀螺仪可提供精确的方向信息，帮助船舶避开暗礁和浅滩。

光学陀螺仪，光学陀螺仪因其精度高、稳定性高、体积小、抗干扰能力强等优势，是目前捷联式惯性导航系统中使用的主流产品，在市场中仍占据着主导地位。激光陀螺仪近年来不断朝着高精度、小型化、低成本的方向快速发展，但如何更有效地减小闭锁效应，更好地提升激光陀螺仪的精度仍是亟待突破的难题。光纤陀螺仪虽然晚于激光陀螺仪出现，但发展势头迅猛，美国、法国、俄罗斯和日本等发达国家，研制的新产品不断涌现，满足了不同领域的实际应用需求，下阶段，融合多种技术，从精度、稳定性、体积和成本等方面提高光纤陀螺仪的整体性能，并采用有效手段克服外界环境的影响，将是光纤陀螺仪的重点研究方向。

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。陀螺仪工作原理基于角动量守恒定律，旋转物体在无外力矩作用时，旋转轴保持稳定。

垂直陀螺仪整个装置内部分为上下两部分，上半舱容纳陀螺仪的机电设备，下半舱则包含了所有的系统电子器件。上半舱的基本部件主要由陀螺转子、常平架、角度传感器、力矩器四个部分构成。(1)陀螺转子：常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机、无刷直流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并使其转速近似为常值。(2) 常平架：陀螺仪的内、外框架，或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需转动自由度的结构，同时也是支撑整个陀螺仪运转的机械结构。(3) 角度传感器 ：用来测量陀螺仪内外环以及框架转轴之间的转动角度，此角度就是测量的飞机的姿态角。通常，陀螺系统中有两组角度传感器，一组安装在框架上，一组安装在外环相应的支撑结构上。(4) 力矩器：用来为主轴位置的修正提供修正力矩补偿。在陀螺系统中，一般有两组修正力矩器，分别安装在框架和外环支撑壳体上。 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。云南抗电磁惯导

陀螺仪可以测量物体的旋转速度和角度，从而帮助确定物体的方向和位置。四川惯性导航系统制造

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。四川惯性导航系统制造