山西高精度惯性导航系统

速率陀螺仪，用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的外环固定在运载器上并令内环轴垂直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角速度绕测量轴旋进时，陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪中有弹簧限制这个相对旋进，而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。由平衡时的内环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时，积分陀螺仪的输出量是绕测量轴的转角（即角速度的积分）。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或自动控制、惯性导航平台中使用较多。陀螺仪的工作原理是基于角动量守恒定律，即物体在没有外力作用下，角动量保持不变。山西高精度惯性导航系统

陀螺仪，是一种用来感测与维持方向的装置，基于「角动量守恒」的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心可以旋转的轮子构成，陀螺仪一旦开始旋转，由于轮子的「角动量」，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统，1850 年法国的物理学家 J.Foucault 为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子，由于「惯性」作用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。山西高精度惯性导航系统智能手机中的陀螺仪可实现屏幕自动旋转、运动传感器等功能。

这种增强现实技术可不是用来满足大家的好奇心，在实际生产上，其用途非常普遍，比如盖房子，用手机一照，就知道墙是否砌歪了？歪了多少？再比如，假如您是一位伊拉克抵抗美军的战士，平时只需要揣着一部此类手机，去基地那里转转，出来什么坦克，装甲车或者直升机，用手机对准拍下，马上就能判断出武器的型号，速度、运动方向。陀螺仪是能给出飞行物体转弯角度和航向指示的陀螺装置；垂直陀螺仪是可以指示地垂线的仪表。螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体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。

陀螺仪的基本部件包括：1、陀螺转子（常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转，并见其转速近似为常值）。2、内、外框架（或称内、外环，它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构）。3、附件（是指力矩马达、信号传感器等）。陀螺仪的两个重要特性，陀螺仪有两个非常重要的基本特性：一为定轴性，另一是进动性，这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。定轴性，当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。陀螺仪可以用于运动追踪和姿态识别，如体育训练、虚拟现实等领域。

下面，我们以单自由度陀螺仪为例，来解析角速度测量的原理。单自由度陀螺仪的简化模型如下图所示，其中x、y、z分别表示陀螺仪的三个轴。假设基座被固定在汽车上，y轴即为汽车的前进方向。当汽车绕y轴或z轴旋转时，内环起到了隔离运动的作用，陀螺转轴并不会随汽车转动而转动。但当汽车绕x轴转动时，内环上会产生一对力F，形成沿x轴方向的力矩mx。由于陀螺仪在x轴方向没有转动自由度，力矩mx将使陀螺主轴绕内环y轴进动。因此，通过测量y轴的角速度，我们可以间接测量到汽车在x轴的角速度。具体的建模和求解过程需要基于动量矩定理，这里不再详细展开。陀螺仪的发展和应用将进一步推动导航、航空航天、智能设备等领域的发展和创新。高动态惯导规格

陀螺仪的作用是提供准确的方向和位置信息，用于导航、航空航天、惯性导航等领域。山西高精度惯性导航系统

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。山西高精度惯性导航系统