一个接近真实MEMS陀螺仪的结构如下图所示。外侧的蓝色与黄色部分别为驱动电极,它们通过施加交变电压来驱动内部的红色质量块及红色测量电极沿着特定方向做往返运动。红色质量块通过具有弹簧性质的绿色长条结构与基底相连,而红色的短栅与内侧蓝色的短栅则构成了电容的极板。当基底发生旋转时,质量块在科里奥利力的作用下会产生垂直方向的运动。这种运动的幅值与施加的角速度成正比。通过测量质量块上的红色电极与固定在底座上的蓝色电极之间的电容变化,我们就可以得到角速度的大小。航天器依赖高精度陀螺仪保持稳定姿态和轨道控制。吉林陀螺仪安装

静电陀螺仪又称电浮陀螺。在金属球形空心转子的周围装有均匀分布的高压电极,对转子形成静电场,用静电力支承高速旋转的转子。这种方式属于球形支承,转子不只能绕自转轴旋转,同时也能绕垂直于自转轴的任何方向转动,故属自由转子陀螺仪类型。静电场只有吸力,转子离电极越近吸力就越大,这就使转子处于不稳定状态。用一套支承电路改变转子所受的力,可使转子保持在中心位置。静电陀螺仪采用非接触支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低达10~10度/时。它不能承受较大的冲击和振动。它的缺点是结构和制造工艺复杂,成本较高。吉林陀螺仪安装陀螺健身球利用旋转产生反作用力锻炼主要肌群。

其稳定性随以下的物理量而改变:1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好;2、转子角速度愈大,稳定性愈好。所谓的“转动惯量”,是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时,它们所获得的角速度一般是不一样的,转动惯量大的刚体所获得的角速度小,也就是保持原有转动状态的惯性大;反之,转动惯量小的刚体所获得的角速度大,也就是保持原有转动状态的惯性小。进动性,当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。进动性的大小有三个影响的因素:1、外界作用力愈大,其进动角速度也愈大;2、转子的转动惯量愈大,进动角速度愈小;3、转子的角速度愈大,进动角速度愈小。
氦-氖环形激光陀螺仪,相比传统的机械式转子陀螺仪,主要优点是无机械转子,结构简单(少于20个部件),抗振动性能好,启动快,可靠性高,数字输出。此外,一些研究人员还提出用固态增益介质替换氦-氖气体,能够使陀螺仪的工作寿命更长、成本更低和制造更简单,这种陀螺也被称为固态环形激光陀螺仪(固态RLG)。目前,基于氦-氖环形激光陀螺仪的惯性导航系统已经普遍应用在航空和航海导航、战略导弹的导航、制导与控制领域,成为主要的高性能陀螺仪之一。天文望远镜用陀螺仪补偿地球自转,保证观测稳定。

光纤陀螺仪的Sagnac效应原理:光纤陀螺仪的工作原理基于Sagnac效应,这一物理现象由法国科学家GeorgesSagnac于1913年发现并描述。Sagnac理论指出:当光束在一个环形的通道中行进时,若环形通道本身具有一个转动速度,那么沿着通道转动方向行进的光束与逆着转动方向行进的光束将产生光程差。具体而言,光源(SLD)发射出的激光沿着通道转动方向行进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向行进所需要的时间多。在实际光纤陀螺设计中,通常采用长光纤(数百米至数千米)绕制成多匝环圈,以放大Sagnac效应,提高测量灵敏度。智能手机内置陀螺仪,实现屏幕自动旋转与游戏体感操作。海南高精度惯导
水下摄影设备靠陀螺仪防抖,捕捉清晰海底画面。吉林陀螺仪安装
在系统方面,陀螺仪的信号调节电路可简化为电机驱动部分和加速传感器感应电路两部分(图2): - 电机驱动部分通过静电激励方法,使驱动电路前后振荡,为机械元件提供励磁;感应部分通过测量电容变化来测量科里奥利力在感应质点上产生的位移,这是一个稳健、可靠的技术,被成功地用于ST的MEMS产品线,能够提供强度与施加在传感器上的角速率成正比的模拟或数字信号。 在控制电路内部有先进的电源关断功能,当不需要传感器功能时,可关闭整个传感器,或让其进入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺仪的总功耗,当需要检测传感器上施加的角速率时,在接到用户的命令后,传感器可从睡眠模式中立即唤醒。吉林陀螺仪安装