陕西煤机导向航姿仪

陀螺仪器较早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到普遍的应用。陀螺仪器不只可以作为指示仪表，而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要，陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。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。陀螺仪在航空航天领域中，可以用于飞行器的姿态控制和导航定位。陕西煤机导向航姿仪

陀螺仪在航空飞行领域的应用：由于各种电子设备和电脑控制的高科技发展，各种现代飞机的设计大多数都是静不稳定的，必须利用电子设备和电脑来辅助控制来使飞机取得良好的飞行控制。这种飞机单纯依靠飞行员手指来控制难度会加大。飞机虽然仍能飞行，但是会出现不同程度的摇晃不定，总是处于一种不稳定的飞行状态。有时重心设定的不太准确，稍微有差别，也会使飞机飞行不太稳定。空中有各种乱流，也会使飞机飞行不够稳定，这时就使用陀螺仪增稳，飞机就会一直平稳的飞行，让飞行员感觉更容易操控飞机，做出各种动作也更加标准。四川防爆型惯性导航系统虚拟现实（VR）设备中，陀螺仪用于捕捉用户头部运动，提供沉浸式体验。

垂直陀螺仪（Vertical Gyroscope）存在各种类型航空仪表的惯性导航系统和基本输进系统中，用来丈量航天器的侧倾角度(横滚)和俯仰角（姿态）。陀螺仪作为一种惯性测量器件，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的主要部件，普遍应用于特种和民用领域。陀螺仪的原理很简单，其基本原理和自行车能直立行走的原理一样，主要部件是一个能快速旋转的金属轮，就是靠这个快速旋转的轮子产生恒定的方向性，来指示或驱动或该变飞行器的飞行姿态，陀螺仪是靠陀螺轮高速旋转而工作的。

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。并且MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势：1.体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合，例如弹载测量等。2.低成本。3.高可靠性。内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长。4.低功耗。5.大量程。适于高转速大g值的场合。6.易于数字化、智能化。可数字输出，温度补偿，零位校正等。从力学的观点近似的分析陀螺的运动时，可以把它看成是一个刚体，刚体上有一个万向支点，而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动，所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。地下勘探、隧道挖掘等领域，陀螺仪有助于精确测量地下的空间结构和方向。

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。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。陕西煤机导向航姿仪

与其他传感器（如加速度计）相结合，陀螺仪能实现更为精确的姿态解算。陕西煤机导向航姿仪

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。陕西煤机导向航姿仪