河南自动化采煤惯性导航系统

认知层：陀螺仪是什么？发展历史如何？应用场景有哪些？1、什么是陀螺仪？陀螺仪，简称陀螺，又称角速度传感器，用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯检测性器件。物理定义为：陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体在相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。英文名称：Gyro scope。理解层：陀螺仪的原理是什么？一句话描述：物体在旋转时，其旋转轴在不受外力影响的情况下，旋转轴所指方向不变。因此可以用来测量角位移或角速度。陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律，通过测量旋转部件的惯性变化来计算物体的角度和方向。河南自动化采煤惯性导航系统

另一个内部万向节安装在陀螺仪框架(外部万向节)中，以便围绕其自身平面的轴方向进行枢轴转动，且该轴方向总是垂直于陀螺仪框架(外部万向节)的枢轴线。由此这个内部万向节可以在两个角度上自由旋转。中心轮盘的旋转轴向就是旋转轴。转子被限制为绕着一个总是垂直于内部万向节的轴方向上旋转。所以转子可以在三个角度上自由旋转，其轴只有两个。中心轮盘出入轴上所施加的力会通过输出轴上的反作用力相应反馈出来。通过自行车的前轮，就可以很容易理解这些陀螺仪的运行。如果车轮偏离垂直方向，使车轮顶部向左移动，车轮的前缘也会向左转动。换句话说，在一个转动的轮盘的轴上的旋转会产生第三个轴上的旋转。河南自动化采煤惯性导航系统陀螺仪可以用于地下勘探和地质勘测，提供准确的位置和方向信息。

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。

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。随着MEMS技术的成熟，微型陀螺仪逐渐成为市场主流，应用于各种消费电子产品。

陀螺仪有什么用？1、导航。陀螺仪自被发明开始，就用于导航，先是德国人将其应用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上，目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪。2、可以和手机上的摄像头配合使用，比如防抖，这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。3、各类游戏的传感器 ，比如飞行游戏、体育类游戏，甚至包括一些头一视角类射击游戏，陀螺仪完整监测游戏者手的位移，从而实现各种游戏操作效果。4、可以用作输入设备，陀螺仪相当于一个立体的鼠标，这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似，甚至可以认为是一种类型。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。河南自动化采煤惯性导航系统

陀螺仪分为机械式、激光式和光纤式三大类，各自具有独特的优势和局限性。河南自动化采煤惯性导航系统

MEMS陀螺仪，即硅微机电陀螺仪，绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是指集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS陀螺仪是利用coriolis定理，将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号，其主要部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的。河南自动化采煤惯性导航系统