陀螺仪的种类有哪些？

对于角速度传感器，很多人可能会比较陌生，不过，如果说起陀螺仪，大家还是比较熟悉的。陀螺仪，是一种用来测量角速度的装置。根据不同的工作原理，陀螺仪有哪些类型呢？

王育来 · 2019-9-12 14:51:27

1. 电动机械式陀螺仪

工作原理：
当陀螺仪转子以高速旋转时，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。

把一个高速旋转的陀螺仪放到一个万向支架上，当整个系统作旋转运动时，陀螺仪的自转轴会变化，依靠陀螺仪的自转轴的方向变化来推算出角速度的值。这种机械式的陀螺仪在早期的飞机、导弹曾大量使用。它体积大、结构复杂、精度差。后期有一些改进的类型，如：滚珠轴承自由陀螺仪、液浮陀螺仪等。

王秀云 · 2019-9-12 14:51:36

2.激光陀螺仪

工作原理：
利用塞格尼克理论中的光程差来测量旋转角速度。其要点是：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。

激光陀螺实际上是一种环形激光器。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。当环形激光器处于静止状态时，两束激光绕行一周的光程相等，因而频率相同，两个频率之差(频差)为零，干涉条纹为零。当环形激光器绕垂直于闭合光路平面的轴转动时，与转动方向一致的那束光的光程延长，波长增大，频率降低；另一束光则相反，因而出现频差，形成干涉条纹。

激光陀螺没有内部运动器件，数据漂移率低，可靠性高，测量精度高。由于光程差的关系，激光陀螺会有一定的速度门限，低于这个门限，可能会检测不到角速度变化。另外，因为要使用环形激光器的缘故，整个器件体积大、成本高。

蒲泛粟 · 2019-9-12 14:51:39

3.光纤陀螺仪

工作原理与激光陀螺仪完全一样，但因为用光纤代替了环激光器。成本，体积上更有优势。

4.量子陀螺仪也称原子陀螺

原子陀螺可分为两类，即基于原子干涉（类似于激光陀螺仪光程差原理）的冷原子陀螺和基于原子自旋的核磁共振陀螺。核磁共振陀螺(NMRG)的工作原理与冷原子陀螺完全不同。它是一种利用核磁共振原理工作的全固态陀螺仪，通过探测原子自旋在外磁场中的拉莫尔进动的频率移动来确定转速。它没有运动部件，性能由原子材料决定，理论上动态测量范围无限，综合运用了量子物理、光、电磁和微电子等领域技术，是未来陀螺仪发展的新方向。其发展方向为高精度和小体积。

5.MEMS (微机械制程)陀螺仪，是用半导体技术刻蚀出来的微型机械结构和CMOS电路技术相结合的产品。它的特色是体积小、成本低，便于大批量生产，下面的部分，我们会作重点介绍。

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