陀螺仪与加速度传感器介绍
陀螺仪和加速度计的精度漂移原理
陀螺仪和加速度计的精度漂移原理
陀螺仪和加速度计是惯性传感器，用于测量物体的姿态和加速度。
它们都存在
精度漂移的问题，但原理略有不同。
陀螺仪通过测量物体的角速度来确定其旋转状态。
其精度漂移主要由两个原因
引起：器件内部的噪声和器件本身的不完美特性。
首先，陀螺仪内部存在噪声源，如温度变化、电子元件的不均匀性和机械振动等。
这些噪声会引起输出信号的波动，从而导致精度漂移。
此外，陀螺仪的灵敏度也可能会随时间发生变化，进一步增加了漂移的可能性。
其次，陀螺仪的不完美特性也会导致精度漂移。
例如，陀螺仪的零偏误差（Bias）是指在无旋转状态下输出的非零信号，这会导致姿态测量的误差。
此外，
陀螺仪还可能受到机械结构的非线性影响，进一步增加了精度漂移的可能性。
与陀螺仪不同，加速度计测量的是物体的加速度。
它的精度漂移主要由重力、
振动和温度等因素引起。
首先，重力是一个常量，但在实际应用中，加速度计可能受到非重力加速度的
影响，例如振动或外力干扰。
这些非重力加速度会引起加速度计输出的误差，从而导致精度漂移。
其次，加速度计的灵敏度也可能受到温度的影响。
温度变化会导致加速度计内
部元件的特性发生变化，从而引起输出信号的波动。
综上所述，陀螺仪和加速度计的精度漂移主要受到内部噪声、器件特性、重力、振动和温度等因素的影响。
为了减少精度漂移，常常需要采取校准、滤波、温度补偿等方法来对传感器进行校正和补偿，以提高其测量的准确性和稳定性。
一文了解陀螺仪传感器和加速度传感器的区别
一文了解陀螺仪传感器和加速度传感器的区别
一文了解陀螺仪传感器和加速度传感器的区别
对于不熟悉这类产品的人来说，陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。
在假想的平面上挥动鼠标，屏幕上的光标就会跟着移动，并可以绕着链接画圈和点击按键。
当你正在演讲或离开桌子时，这些操作都能够很方便地实现。
陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的，已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上（IPHONE的三轴陀螺仪技术）。
陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。
人们根据这个道理，用它来保持方向。
然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
我们骑自行车其实也是利用了这个原理。
轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。
现代陀螺仪可以精确地确定运动物体的方位的仪器，它在现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。
传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪，而机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。
70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。
光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠。
光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。
光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。
陀螺仪传感器应用。
MEMS加速度计和MEMS陀螺仪区别 常见MEMS加速度传感器介绍
MEMS 加速度计和MEMS 陀螺仪区别常见MEMS
加速度传感器介绍
MEMS 加速度计和MEMS 陀螺仪区别
最大的区别就是：工作原理和应用的区别（具体概念看下百科），前者是利用加速度，后者是利用惯性；前者是用在测斜调平，后者是知道通过知道角速率，可以知道物体的姿态，以便进行姿态控制。
两种东西通常是结合到一起应用。
比如IMU（惯性测量单元）：就是由三轴陀螺仪和三轴加速度计组合而成。
结合一起的原因就是：加速度计多用在静态或者匀慢速运动中，而陀螺仪应多用在动态中，而惯性器件随着时间的延长，会有零漂。
所以加速度计会给出一定的修正。
现在为了满足各种需要，有组合导航，即卫星导航和惯导组合
（GNSS/INS）。
加速度计和陀螺仪传感器原理、检测及应用
加速度计和陀螺仪传感器原理、检测及应用摘要：微机电系统（MEMS）在消费电子领域的应用越来越普及，移动市场的增长也带动了MEMS需求的日益旺盛。
实际上，MEMS传感器正在成为消费类和移动产品差异化的关键要素，例如游戏控制器、智能手机和平板电脑。
MEMS为用户提供了与其智能设备交互的全新方式。
本文简要介绍MEMS的工作原理、检测架构以及各种潜在应用。
本文网络版地址：http：///article/247467.htm关键词：MEMS；加速度计；陀螺仪；传感器DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2014.5.013引言微机电系统（MEMS）将机械和电子元件集成在微米级的小型结构中。
利用微机械加工将所有电气器件、传感器和机械元件集成至一片共用的硅基片，从而由半导体和微加工技术组合而成。
MEMS系统的主要元件是机械单元、检测电路以及ASIC或微控制器。
本文简要介绍MEMS加速度计传感器和陀螺仪，讨论其工作原理、检测结构以及目前市场的热点应用，对我们日常生活具有深远的影响。
1 MEMS惯性传感器MEMS传感器在许多应用中测量沿一个或多个轴向的线性加速度，或者环绕一个或多个轴的角速度，以作为输入控制系统（图1）。
MEMS加速度计传感器通常利用位置测量接口电路测量物体的位移，然后利用模/数转换器（ADC）将测量值转换为数字电信号，以便进行数字处理。
陀螺仪则测量物体由于科里奥利加速度而发生的位移。
2 加速度计工作原理根据牛顿第二定律，物理加速度（m/s2）与受到的合力（N）成正比，与其质量（kg）成反比，加速度方向与合力相同。
上述过程可简单归纳为：作用力导致物体发生位移，进而发生电容变化。
将多个电极并联，可获得更大的电容变化，更容易检测到位移（图4）。
V1和V2连接至电容的每侧，电容分压器的中心连接到物体。
物体重心的模拟电压通过电荷放大、信号调理、解调及低通滤波，然后利用Σ-ΔADC将其转换为数字信号。
陀螺仪和加速度计原理
陀螺仪和加速度计原理陀螺仪和加速度计是惯性传感器的两种常见类型，它们经常被用于测量和监测物体的运动状态。
陀螺仪测量物体的角速度，而加速度计测量物体的线性加速度。
陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律。
当物体绕某一轴旋转时，它具有角动量，即物体的质量乘以角速度。
陀螺仪通过使用旋转部件，如陀螺或振荡器，来测量角速度。
当物体进行旋转时，旋转部件会受到作用力，这会导致旋转部件发生位移。
通过测量位移，就可以计算物体的角速度。
然而，陀螺仪存在一个问题，即在长时间的使用中，由于摩擦和其他因素的影响，它会产生漂移，即测量值与真实值之间的误差会逐渐增加。
为了解决这个问题，通常需要使用其他传感器或算法来进行校准和修正。
与陀螺仪相比，加速度计更为简单。
加速度计的工作原理基于牛顿第二定律，即物体的加速度与施加在物体上的力成正比。
加速度计通过测量物体的加速度来确定物体的线性运动状态。
加速度计通常使用微小的弹簧系统或微机电系统（MEMS）来测量物体的加速度。
当物体发生加速或减速时，弹簧系统或MEMS传感器会受到作用力，从而引起位移。
通过测量位移，就可以计算物体的加速度。
然而，与陀螺仪类似，加速度计也存在一些问题。
例如，它对重力的感知会产生误差。
为了解决这个问题，通常需要使用其他传感器或算法来进行校准和修正。
综上所述，陀螺仪和加速度计是常见的惯性传感器，它们可以用于测量物体的角速度和线性加速度。
它们的工作原理分别基于角动量守恒定律和牛顿第二定律。
尽管它们各自具有一些问题，但在现代技术中，它们通常与其他传感器和算法结合使用，以提高测量精度和准确性。
MEMS加速度计(accelerometer)与陀螺仪的(gyroscope)原理介绍
基本應用原理
• F：物體所受合外力 • m：物體質量 • a：物體的加速度
• k：物質的彈性係數 • x：位移量
• C：電容量 • ε：介電常數 • A：極板截面積 • d：板間距離
MEMS加速度計原理
物體的加速度=物質的彈性係數X位移量/物體質量
A A點移動到B點
距離＝1/2加速度 ×時間平方
• 陀螺儀又名角速度計，利用內部振動機械結構感測物體轉動所產生角速度， 進而計算出物體移動的角度。
• 兩者看起來很接近，不過加速度計只能偵測物體的移動行為，並不具備精確 偵測物體角度改變的能力，陀螺儀可以偵測物體水平改變的狀態，但無法計 算物體移動的激烈程度。
• 用簡單的例子就是Eee Stick 體感遙控器,這是一個類似 Wii 遊戲的遙控捍 ， 例如玩平衡木遊戲，當搖桿向前傾斜時，陀螺儀用來計算搖桿傾斜的角度， 三軸加速度計可以偵測搖桿晃動的劇烈程度以及搖桿是否持續朝斜下方。
MEMS陀螺儀工作原理
• MEMS陀螺儀依賴於由相互正交的振動和轉動引起的交變 科氏力。振動物體被柔軟的彈性結構懸掛在基底之上。整 體動力學系統是二維彈性阻尼系統，在這個系統中振動和 轉動誘導的科氏力把正比於角速度的能量轉移到傳感模式。
Hale Waihona Puke 影響MEMS信號輸出因素• 透過改進設計和靜電調試使得驅動和傳感的共振頻率一致，以實現最大可能 的能量轉移，從而獲得最大靈敏度。大多數MEMS陀螺儀驅動和傳感模式完 全匹配或接近匹配，它對系統的振動參數變化極其敏感，而這些系統參數會 改變振動的固有頻率，因此需要一個好的控制架構來做修正。如果需要高的 品質因子（Q），驅動和感應的頻寬必須很窄。增加1%的頻寬可能降低20%的 信號輸出。(圖 a） 還有阻尼大小也會影響信號輸出。（圖 b）
陀螺仪与加速度传感器介绍
陀螺仪是测量运动角速度ω的器件 通过积分角速度ω可获得陀螺仪偏转角度值 陀螺仪的定向性使它能测量360度范围内的角度变化，可以测量 得到物体的角速度，通过信号积分处理，可以获物体的姿态（倾 角）信息。 目前有3轴（X Y Z ）,
6轴（X XY Y YZ Z ZX）等
3轴陀螺仪
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3、陀螺仪的特性
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3、加速度计的应用
（1）游戏控制 加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化，通过前后倾斜手
持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制。 （2）图像自动翻转
用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向，实现手机所要 显示图像的转正。
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4、加速度计与陀螺仪组合应用
两轮自平衡车
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mems横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化freescale工业用invensense加速度和陀螺仪一体化4陀螺仪的分类按用途传感陀螺仪指示陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中作为水平垂直俯仰航向和角速度传感器指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示作为驾驶和领航仪表使用
陀螺仪与加速度传感器
陀螺仪
重力加速度计
1
一、陀螺仪 1.英文名称：gyroscope
电子陀螺仪
机械陀螺仪-3轴
2
2.陀螺仪的工作原理
陀螺仪是由陀螺旋转的原理制成的，用于测量物体的角速度 陀螺是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体，它的 质量是均匀分布的，形状是以轴为对称的，自转轴就是它的对称 轴。在一定力矩的作用下，陀螺会一直在自转，而且还会围绕着 一个不变的轴一直在旋转，称作陀螺的旋进或者是回转效应。例 如很多孩子小时候玩的陀螺。
a+gsensorg工作原理
a+gsensorg工作原理
A+Gsensor是一种加速度计和陀螺仪的组合传感器，它可以测量物体的加速度和角速度。
它的工作原理涉及到两种主要的传感器技术，加速度计和陀螺仪。
首先，让我们来看加速度计的工作原理。
加速度计是一种能够测量物体加速度的传感器。
它通常基于微机电系统（MEMS）技术，内部包含微小的质量块和传感器元件。
当物体加速或减速时，质量块会受到力的作用而产生位移，传感器会测量这种位移并将其转换为数字信号。
通过分析这些数字信号，我们可以得知物体的加速度大小和方向。
其次，陀螺仪是另一种关键的传感器技术。
陀螺仪可以测量物体的角速度，即物体围绕自身旋转的速度。
它的工作原理基于角动量守恒定律，通过测量旋转质量块的角位移来检测物体的旋转。
陀螺仪也使用MEMS技术，将角速度转换为数字信号，从而实现对物体旋转状态的监测。
A+Gsensor将这两种传感器技术结合在一起，可以同时测量物体的加速度和角速度。
通过对这些数据进行分析，我们可以获得关
于物体运动状态的详细信息，例如加速度的变化、旋转的角速度等。
这种组合传感器在许多领域都有广泛的应用，包括智能手机、平衡车、无人机等。
它的工作原理使得我们能够更全面地了解物体的运
动特性，为各种应用提供了重要的数据支持。
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陀螺仪是测量运动角速度ω 的器件
通过积分角速度ω 可获得陀螺仪偏转角度值
陀螺仪的定向性使它能测量360度范围内的角度变化，可以测量
得到物体的角速度3轴（X Y Z ）, 6轴（X XY Y YZ Z ZX）等
3轴陀螺仪
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3、陀螺仪的特性
陀螺仪与加速度传感器
陀螺仪
重力加速度计
1
一、陀螺仪 1.英文名称：gyroscope
电子陀螺仪
机械陀螺仪-3轴
2
2.陀螺仪的工作原理
陀螺仪是由陀螺旋转的原理制成的，用于测量物体的角速度 陀螺是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体，它的
质量是均匀分布的，形状是以轴为对称的，自转轴就是它的对称
轴。在一定力矩的作用下，陀螺会一直在自转，而且还会围绕着 一个不变的轴一直在旋转，称作陀螺的旋进或者是回转效应。例 如很多孩子小时候玩的陀螺。
6、陀螺仪举例
（1）用于手机上——关于平衡类的游戏
陀螺仪检测运动的角速度，通过测定翻转手机的速度来控制小球 移动速度
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（2）三轴数字输出电子陀螺仪——L3g4200d
输入电压：2.4V~3.6V 数字输出：16位数字量 通信方式： I2C（串行）/SPI（串口） 方式 量程范围：±250/500/2000 dps（度每秒）
通过利用3轴陀螺仪，可以实现对运动物体平衡的控 制，如航模直升机上采用的便是该陀螺仪传感器， 如自平衡云台（视频）等；
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二、加速度传感器
1、英文名称：acceleration transducer
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加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就 是当物体在加速过程中作用在物体上的力，加速力可以是个常量 ，比如g，也可以是变量。 加速度计有两种：一种是角加速度计，用于常用于测量倾角 ，另一种就是线加速度计，用于测量运动物体的加速度。
4、陀螺仪的分类
传感陀螺仪 按用途 指示陀螺仪 用于飞行体运动的自动控制系统中， 作为水平、垂直、俯仰、航向和角 速度传感器
指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示， 作为驾驶和领航仪表使用。
陀螺罗盘
机械式陀螺仪：陀螺方向仪 按发展
电子陀螺仪：激光陀螺仪、光纤陀螺仪等
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5、陀螺仪的功能
陀螺仪器最早是用于航海导航，
角加速度计
线加速度计
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2、工作原理
当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度
作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与
加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。
如图所示，为输出模拟量加速度传感器原理
Δu=kgsinθ≈kgθ
式中，g为重力加速度；θ为车模倾角；k为加速度传 感器灵敏度系数系数。
4、加速度计与陀螺仪组合应用
两轮自平衡车
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当倾角θ比较小的时候，输出电压的变化可以近似与
倾角成正比。
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3、加速度计的应用
（1）游戏控制 加速度传感器可以检测上下左右的倾角的变化，通过前后倾斜手 持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制。 （2）图像自动翻转 用加速度传感器检测手持设备的旋转动作及方向，实现手机所要 显示图像的转正。
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陀螺仪器：指示仪表，可作为自动控制系统中信号传感器。
能提供准确水平、位置、速度和加速度等信号，可以实现检 测平衡，自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行。 陀螺仪器同时能提供准确的方位，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（位置信号）和轨道控制（方向信号）。
（1）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。 稳定性改变： 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。
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（2）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。 进动角速度的方向取决于动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量 的方向一致)和外力矩M的方向，而且是自转角速度矢量以最短的 路径追赶外力矩。
/view/27ca7c35a32d7375a41780ea.html
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• ENC-03 模拟量输出陀螺仪
– 输出一个和角速度成正比的模拟电压信号 – 供电电压Vdc 2.7~5.25 最大角速度 deg./sec. +/-300 输出（当角速度=0） Vdc1.35 比例系数 mV/deg./sec. 0.67 响应频率Hz 50 max. – 一个传感器测量一个轴的旋转； 低通滤波器拟制噪音（大约 22-25kHz）
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MEMS微机电系统陀螺仪
• 两个方向的可移动电容板。
– 径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动 – 横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电 容变化
– 科里奥利力(科氏加速度)正比于角速度
• 厂家
– ST 三轴 – Freescale 工业用 – Senodia（国内） – InvenSense 加速度和陀螺仪一体化 – Panasonic 车用 – EPSON 单轴