静电陀螺

带你看看高精度陀螺仪有哪些

带你看看高精度陀螺仪有哪些对于陀螺仪，可能大家没怎么听过这样概念，但是你早已接触过陀螺仪带来的功能。就是在不锁定手机的情况下，进行手机的翻转，界面也跟着翻转；在玩精灵宝可梦的时候，你通过手机的偏转，画面进行的偏转，从而抓到你的皮卡丘。陀螺仪的另一种叫法又称角速度传感器，从定义上来看陀螺仪是测量载体角运动或者角速度的传感器从应用的角度上来看，陀螺仪多用于导航、定位等系统常用实例如手机GPS 定位导航、卫星三轴陀螺仪定位，其陀螺仪的精度在整个过程中起到了至关重要的作用，也就是高精度的陀螺仪直接决定了惯性导航系统的精度以及制导和自动控制系统的性能品质。现在随着陀螺仪的发展，技术越来越成熟，陀螺仪的结构和原理都有着很大的变化。由于设备对偏转度的要求越来越精准，已经出现了高精度陀螺仪这一概念，完全不局限在传统的机械陀螺仪当中，下面就来介绍一下，近年来成功开发的高精度陀螺仪。 1.静电陀螺仪虽然传统的机械陀螺仪已经满足不了用户、或是场景变换上的精度需求了，但并不意味着包含转子结构的陀螺仪已经完全退出了高精度陀螺仪队伍当中。其身为机械陀螺仪的升级版本，静电陀螺仪利用电场克服了转子旋转的摩擦力，大大提高了陀螺仪的精度。可惜生产难度较大，限制了其大规模的应用。 2.压电陀螺仪对于经常接触传感器的人都会知道，在需要完成测压力这一任务的时候，我们基本会采用压电传感器。但对压电陀螺仪并不清楚，压电陀螺仪是一种振动陀螺，依靠压电材料的压电效应，当角速度不同时，贴在不同方向上的压电薄片的电压也出现偏差，依此测量角速度。作为高精度陀螺仪，压电陀螺仪的抗干扰能力也十分强大，甚至经受的动态核爆实验也没有损坏，因此多用在军工方面。 3.光纤陀螺仪光纤陀螺仪可谓顺应着时代的陀螺仪潮流而诞生，其具有精度高，体积小等特点，而且在

微机械陀螺仪的国内外发展概述

微机械陀螺仪的国内外发展概述学号：07060441x28 姓名：摘要：陀螺仪是一种用于测量旋转速度或旋转角的仪器。它在运输系统，例如：导航、刹车调节控制和加速度测量等方面有很多的应用。微机械陀螺仪主要有振动式微机械陀螺仪、转子式微机械陀螺仪、微机械加速度计陀螺仪三种，现在工业控制、航空航天、军用技术都不可能离开惯性传感器：汽车、消费品和娱乐市场也开始依赖这些设备。许多市场调查一致认为微机械传感器市场将以每年15%-25%的年增长率增长。微机械陀螺仪的性能指标在很短的十几年内得到了迅速提高，目前正由速率级向战术级精度迈进。根据随机游走系数定义陀螺仪的性能指标，体微机械和表面微机械陀螺仪的性能在每2年便以10倍的速度得到提高，表面微机械陀螺仪和体微机械陀螺仪的性能的差距也越来越小。也正是由于微机械陀螺仪的广泛应用，使得世界各国都致力于对陀螺仪的研究和发展。正文：一、微机械陀螺仪的分类简介及用途。陀螺是首先在火箭上得到应用的，开始于二战期间德国的V2火箭。从此，陀螺仪和加速度计成为一门惯性技术而快速发展起来，冷战时期精度上快速提高，功能上有很大扩展。不仅在海、陆、空、天的军事领域普遍应用，而且在大地测量、空中摄影、隧道开凿和石油钻井等等许多民用部门也用它起到定向和稳定作用。在军事应用的牵引下，惯性仪表精度大幅提高的同时，相关的制造工艺越来越复杂，生产周期长，成本很高，价格昂贵，令民用部门望而却步。即使在军用方面，由于陀螺仪转子的高速旋转和惯性测量系统的复杂性，在可靠性、安全性、兼容性、寿命以及体积重量等方面也暴露出某些固有的弱点。凡此种种，促使科技人员去思考和探索新的测量工具和测量方式，以替代传统的机械转子式的陀螺仪。因而，各种各样的新型陀螺仪和加速度计相继研制出来并成功地获得应用。微机械陀螺仪主要有振动式微机械陀螺仪、转子式微机械陀螺仪、微机械加速度计陀螺仪三种：（1）振动式微机械陀螺仪。振动式微机械陀螺仪利用单晶硅或多晶硅制成的振动质量，在被基座带动旋转时的哥氏效应感测角速度。多采用平面电极或是梳状电极静电驱动，并采用平板电容器进行检测。其分类如下：

摆式陀螺原理

第二章陀螺全站仪 §2.1 陀螺仪及其基本特性（龚建）一、陀螺仪及其分类陀螺仪凡是绕定点高速旋转的物体，或绕自身轴高速旋转的任意刚体，都称为陀螺。如图2-1所示，设刚体上有一等效的方向支点O。以O为原点，作固定在刚体上的动坐标系O-XYZ。刚体绕此支点转动的角速度在动坐标轴上的分量分别为ωx、ωy、ωz，若能满足以下条件： ωz＞＞ωx ωz＞＞ωy ωz≈Const （2-1） OZ 为进动运动。转的地球，而近代物理中广义的定义是：凡是能测量物体相对惯性空间作旋转的装置都叫陀

螺仪，如激光陀螺仪。陀螺仪的自由度陀螺仪基本上是一个匀质的转子，其质量大部分集中在轮缘，它能围绕其质量对称轴高速旋转。将转子安置在特殊的悬挂装置上，没有外力作用，使其具有两个或三个回转轴的整个装置，称为具有两个或三个自由度的陀螺仪。自由陀螺仪的结构如图2-2所示。转子1支撑在内平衡环2上可绕其对称轴作高速度转动，这个轴称为陀螺仪的自转轴，即陀螺主轴，或称X轴。由于转子只能围绕本身轴旋转，因此它具有一个自由度。转子支撑在内平衡环上，内平衡环又支撑在外平衡环3上，转子和内平衡环一起可绕陀螺仪的内环轴转动，这个轴一般称为Y轴。由于转子既绕本身轴旋转，又可绕内环轴旋转，因此他具有两个自由度。转子支撑在内平衡环上，内平衡环又支撑在外平衡环上，外平衡环又支撑在底座上，转子和内平衡环、外平衡环一起绕陀螺仪的外环轴转动，这个轴一般称为Z轴。此时由于转子既可绕本身轴旋转，又可绕内、外环轴旋转，因此它具有三个自由度。一般把由内环和外环构成的支架称为万向支架。如果把陀螺仪的重心与陀螺仪的中心相重合，这种陀螺仪称为三自由度平衡陀螺仪。如果把三自由度陀螺仪限制Y轴或Z轴其中一个自由度，这种陀螺仪称为二自由度陀螺仪。如果把陀螺仪的外环轴下移，偏离陀螺仪的中心，这种陀螺仪称为下悬式陀螺仪或摆式陀螺仪。摆式陀螺仪如图2-3所示，即在陀螺仪轴上加上悬重G，则重心由陀螺仪中心O下移到

现代陀螺技术的发展及应用分析

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司首次成功研制出环形激光陀螺。1975 年，Honeywell 公司研制出机械抖动偏频激光陀螺，采用激光陀螺技术的捷联惯性导航系统真正进入了实用阶段。20 世纪90 年代末期，Litton 公司又研制出了无机械抖动的四频差动激光陀螺，精度可达°/h。目前Honeywell公司最新型的GG1389 激光陀螺精度已达°/h。2)光纤陀螺技术。光纤陀螺与激光陀螺原理相同，不同之处是用光纤作为激光回路，可看作是第二代激光陀螺。由于光纤可以绕制，因此光纤陀螺的激光回路长度比环形激光陀螺大大增加，检测灵敏度和分辨率比激光陀螺也提高了几个数量级，有效克服了激光陀螺的闭锁问题。美国Northrop Grumman 公司生产的高精度光纤陀螺是FOG 2500，其动态范围最大值100°/s，标度因数sec，标度因数稳定性1ppm，随机游走°/姨h ，漂移率°/h。2003年9月，Honeywell公司的高性能惯性参考系统中所采用的光纤陀螺据称是当时能够产品化、性能最好的光纤陀螺，其角度随机游走(ARW)<°/姨h ，漂移率<°/h。微机械陀螺技术。20 世纪80 年代后期，由于微米/纳米、微电子机械系统(MEMS)等技术的引入，基于MEMS 工艺的微机械陀螺应运而生。微机械陀螺是基于哥氏效应(coriolis)制成的陀螺。其原理是利

MEMS激光陀螺仪综述

MEMS激光陀螺仪综述姓名：赵琬婷学号：22013305

1.陀螺仪的发展简史陀螺仪器最早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。自1910年首次用于船载指北陀螺罗经以来，陀螺已有近100年的发展史，发展过程大致分为4个阶段:第一阶段是滚珠轴承支承陀螺马达和框架的陀螺；第二阶段是20世纪40年代末到50年代初发展起来的液浮和气浮陀螺；第三阶段是20世纪60年代以后发展起来的干式动力挠性支承的转子陀螺；目前陀螺的发展已进入第四个阶段，即静电陀螺、激光陀螺、光纤陀螺和振动陀螺。 2、激光陀螺仪概述现代陀螺仪是一种能够精确的定位运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业，国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了许多方面的制约。 3、激光陀螺仪的原理及分类 3.1激光陀螺仪的原理激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度（ Sagnac 效应）。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。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成，内有一个或几个装有混合气体（氦氖气体）的管子，两个不透明的反射和一个半透明镜。用高频电源或直流电源激发混合气体，产生单色激光。为维持路谐振，回路的周长应为光波波长的整数倍。用半透明镜将激光导出回路，经反射镜使两束相反传输的激光干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。 3.2激光陀螺仪的分类激光陀螺原理上根本不同于普通的机电式陀螺。常规机电转子陀螺依据普通的刚体力学原理按照机械储能方式工作，而激光陀螺是以双向行波的环形激光器为核心的

微机电陀螺仪技术研究进展

第９卷第３期２０１０年８月导航与控制ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮＡＮＤＣＯＮＴＲＯｋＶ０１．９Ｎｏ．３Ａｕｇ．２０１０文章编号：１６７４－５５５８（２０１０）０２－００６１３微机电陀螺仪技术研究进展王寿荣李宏生黄丽斌杨波夏敦柱（东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，南京２１００９６）摘要：本文分析了振动微陀螺、转子微陀螺和介质类微陀螺的发展现状和各自的技术特最，提出了改善性能的几点看法。中图分类号：Ｕ６６６．１２＋３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－５５５８．２０１０．０３．００８ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭＥＭＳＧｙｒｏｓｃｏｐｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＷａｎｇＳｈｏｕｒｏｎｇ，ＬｉＨｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＨｕａｎｇＬｉｂｉｎ，ＹａｎｇＢｏ，ＸｉａＤｕｎｚｈｕ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭｉｃｒｏＩｎｅｒｔｉａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｎｇ，ｒｏｔａｔｉｎｇａｎｄｍｅｄｉａｇｙｒｏａｎｄｔｈｅｉｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｓｏｍｅｏｐｉｎｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｇｙｒｏ＂ｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｐｕｔｆｏｒ－ｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＥＭＳｇｙｒｏ；ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｌｅｖｉｔａｔｅｄｒｏｔｏｒ；ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｔｕｎｅｄＯ引言微机电陀螺仪是利用微机电系统（ＭＥＭＳ）加工技术和测控技术研制的一类新型的惯性仪表，具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、动态性能好等特点，可广泛应用于制导弹药、中近程战术导弹、轻小型动能武器、鱼雷水雷以及微小卫星、无人作战平台、火控稳定系统等武器装备系统中。微机电陀螺仪起步于２０世纪８０年代后期，经过２０多年的努力，微机电陀螺仪技术取得了长足的进步与发展。已开发研制出数十种微机电陀螺。根据工作方式的不同，微机电陀螺可分为振动式、转子式和介质类。振动陀螺通过驱动检测质量作高频振动产生动量矩，敏感基座角运动。目前常见的包括硅振动陀螺和石英陀螺。转子式微陀螺通过驱动检测质量作高速旋转产生动量矩，敏感基座角运动。转子微陀螺按支承方式可分为悬浮式和调谐式。悬浮式微陀螺，其转子体悬浮在空间，通过静电场（静电悬浮式）或磁场（磁悬浮式）控制其运动，产生动量矩并敏感角运动。调谐式微陀螺是基于动力调谐的原理，由高速旋转的电机通过挠性支承带动薄片转子高速旋转，产生动量矩，并敏感角运动。介质类微陀螺则通过特殊介质传递哥氏效应产生的能量，目前包括微流体陀螺（通过气流传递）和声表面波陀螺（通过声表面波传递）。１振动式微陀螺振动式微陀螺是当前微机电陀螺的主流：按驱动方式分：有电容驱动、电磁驱动和压电驱动；按检测方式分：有电容检测、电流检测、频率检测、电阻检测和压电检测等形式。国内对振动式硅微陀螺的研究始于上世纪９０年代初，经过十多年的努力，已在硅陀螺的设计、加工、封装与测控技术等方面取得了重要突破，硅微陀螺仪已开始从实验室收稿日期：２０１０－０３修订日期：２０１０－０５作者简介：王寿荣，男。教授，从事微惯性仪表技术研究工作。通信地址：南京市四牌楼２号东南大学仪器科学与工程学院（２１００９６）万方数据

陀螺仪(gyroscope)原理

内容 MID中的传感器 1 加速计 2 陀螺仪 3 地磁传感器 4

MID中的传感器——已商用的传感器 ◆触摸屏 ◆摄像头 ◆麦克风（ST：MEMS microphones……） ◆光线传感器 ◆温度传感器 ◆近距离传感器 ◆压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……） ◆陀螺仪（MEMS） ◆加速度传感器（MEMS） ◆地磁传感器（MEMS）

集成电路（Integrated Circuit，IC）把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。微机械（Micro-Mechanics）把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）MEMS = 集成电路+ 微机械

陀螺仪（Gyroscope） ?测量角速度 ?可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑）加速度传感器（Accelerometer） ?测量线加速度 ?可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测地磁传感器（Geomagnetic sensor） ?测量磁场强度 ?可用于电子罗盘、GPS导航

陀螺仪+加速计+地磁传感器 ?电子稳像(EIS: Electronic Image Stabilization)?光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization)?“零触控”手势用户接口 ?行人导航器 ?运动感测游戏 ?现实增强

1、陀螺仪（角速度传感器）厂商：欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor 日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS 国产：深迪 2、加速度传感器（G-sensor）厂商：欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气国产：MEMSIC（总部在美国） 3、地磁传感器（电子罗盘）厂商：欧美：ADI、Honeywell 日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha 国产：MEMSIC（总部在美国）

陀螺仪概述

4.1 陀螺仪概述鱼雷控制系统的任务是根据战术指标对鱼雷的运动参数加以控制，使其按所要求的规律进行变化。要实现对精度控制，就需要对鱼雷运动参数进行高精度的完整测量，因此对鱼雷运动参数的测量就成了实现与控制的前提件的作用就是对鱼雷的运动参数进行测量。通常用航向陀螺测量航向角ψ，用垂直陀螺或摆式加速度计测量水平用单自由度速率陀螺测量，用压力传感器测量深度。基于惯性敏感元件和实时计算技术的捷联式惯提供包括速度和位置信息在内的完整的鱼雷运动参数，是惯性技术在鱼雷上应用的新发展。本章以陀螺仪为主，和惯性导航技术的基本概念，惯性敏感元件和压力传感器的原理，以及这些敏感元件在鱼雷上的应用技术。 4-1 陀螺仪概述所谓陀螺，从力学的角度讲是指绕自己的对称轴高速旋转的对称物体。一个高速旋转的物体具有很大的角动现出出乎人们预料的，也是十分有趣的运动现象。这些特性被人们用来感测角运动，则产生了陀螺仪这种装置。供实用的陀螺仪，人们进行了长期探索，使陀螺仪技术不断发展，应用领域也愈来愈广。今天，陀螺技术已发展成一个综合性的尖端领域，陀螺仪的精度有了极大的提高，除了传统的框架支承转子出现了许多新型陀螺，如液浮陀螺、静电陀螺、挠性陀螺、激光陀螺、光纤陀螺等。以陀螺为核心的稳定平台和迅速广泛应用。鱼雷控制是最早实现陀螺仪工程应用的领域之一。早在1879年，鱼雷发展的初期，俄国科学家阿·什帕科夫用陀螺仪来控制鱼雷运动方向的设想。但由于当时技术水平的局限，直到1894年才出现了第一种实用的工程方压缩弹簧驱动的陀螺仪，由于能量的限制，这种陀螺仪只能稳定地工作3～。在发明了气动陀螺仪之后，向控制趋于成熟。现代鱼雷的大航程、高机动性和精确制导技术的发展给陀螺仪技术提供了一个前景广阔的应用领域。现代鱼向要用陀螺测量外，制导精度的要求使得必须对鱼雷的横滚和俯仰角加以控制，因此需采用垂直陀螺或加速度计角。为了改善控制系统的稳定性和动态性能，通常采用了单自由度速率陀螺仪引入角速率反馈。惯性导航使得水

静电陀螺仪空心球转子变形分析

第14卷　第1期 2006年2月光学精密工程　 Optics and Precision Engineering Vol.14　No.1 Feb.2006 收稿日期:2005209222;修订日期:2005211222. 基金项目:“十五”国防重点预研项目(No.413090201)。文章编号　10042924X (2006)0120116205 静电陀螺仪空心球转子变形分析张军安1,邱长华1,颜　明2,王彦国1,毛雨辉1 (1.哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;2.天津航海仪器研究所,天津300131) 摘要:提出了基于有限元方法对静电陀螺仪空心球转子离心变形、温度变形、压力变形和综合变形的分析方案,并给出了减少变形的措施。分析结果表明:转子的变形主要是由温度引起的,压力和离心产生的变形相对比较小;离心变形对转子的球形度影响较大,但变形值要比温度引起的变形值约小2个数量级;温度变化对转子的半径变化产生较大影响,但主要影响转子与电极之间的间隙,对转子的球形度几乎没有影响;同样,压力变形对球形度影响较小,对半径影响也较小。因此,在结构设计时将转子半径变化考虑进去,并加以补偿,则对转子半径的影响就可以忽略。可以通过在四个标准大气压和五个标准大气压下将空心球转子研磨成球形,来消除离心变形对转子球形度的影响。结果还表明该方案对空心转子静电陀螺仪转子的研制具有重要的应用价值。关　键　词:静电陀螺仪;空心转子;铍材;离心变形;温度变形;压力变形;综合变形中图分类号:U666.12 文献标识码:A A nalysis on hollow rotor deform ation of electrostatic suspended gyroscope ZHAN G J un 2an 1,Q IU Chang 2hua 1,YAN Ming 2,WAN G Yan 2guo 1,MAO Yu 2hui 1 (1.S chool of M echanical and Elect rical En gi neeri ng ,H arbi n En gi neeri ng U ni versit y ,H arbi n 150001,Chi na;2.T i anj i n N avi gation I nst rument Research I nstit ute ,Ti anj i n 300131,Chi na )Abstract :A scheme to analyze t he cent rif ugal deformation ,temperat ure deformation ,pressure distor 2 tion and synt hesis distortion of t he hollow rotor of ESG (t he Elect rostatic Suspended Gyroscope ),and t he measures to reduce t he deformation were p resented.The analysis result s show t hat t he rotor deformation is mainly caused by t he temperat ure ,t he cent rif ugal deformation can produce a great im 2pact on t he sp herical roundness of t he rotor ,but t he deformation value is litter t han t hat of t he tem 2perat ure deformation by second order of magnit ude.The temperat ure takes great effect on t he rotor radius by mainly affecting t he clearance between t he rotor and t he electrode ,t he pressure distortion takes little effect on t he sp herical roundness and t he rotor radius in t he same way.Therefore ,t he ro 2tor radius sho uld be taken account ,and compensated for designing a st ruct ure.The effect of t he cen 2t rif ugal deformation on t he sp herical roundness of t he rotor could be reduced by grinding t he hollow rotor into sp here lapped on four or five at mo sp heres.The result s also show t hat t his scheme is appli 2cable for developing t he hollow rotor of ESG. K ey w ords :elect ro static suspended gyro scope ;hollow rotor ;beryllium ;cent rif ugal deformation ;tem 2 perat ure deformation ;pressure distortio n ;synt hesis distortion

陀螺仪

陀螺仪的原理与发展一、引言陀螺仪是一种利用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，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。二、原理绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺，通常它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，环绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进，又称为回转效应。通常陀螺仪的基本组成包括：陀螺转子，内、外框架，附件等部件。（如图一所示）图一图二三、特性陀螺仪在航空、航天、航海等领域的大规模应用，是由于它的两个基本特性：一为定轴性，另一是进动性。定轴性是指：当陀螺仪高速旋转时，如果没有外力矩作用到陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，同时当有外力矩干扰时反抗任何改变转子轴向的力矩。并且转子的转动惯量越大，转子的角速度越大，陀螺仪的稳定性越好。进动性是指：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。进动角速度的方向可用右手定则判断（如图二所示）即伸直右手，大拇指与食指垂直，手指顺着自转轴的方向，手掌朝外力矩的正方向，然后手掌与4指弯曲握拳，则大拇指的方向就是进动角速度的方向。进动角速度的大小取决于转子动量矩H的大小和外力矩M的大小,其计算式为进动角速度ω=M/H。（ω为进动角速度，M为外力矩，H为动量矩）四、陀螺仪的发展陀螺仪由1850年法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自传中获得灵感而发明出来的，类似像是把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上，靠陀螺的方向来计算角速度。陀螺仪发明后，首先应用到航海上，后来在航空、航天等领域迎来了大规模应用，成为了最重要的仪表之一。到第二次世界大战，德国人为了使飞弹能准确的落到目标上空，德国人研发了惯性制导系统。惯性制导系统采用陀螺仪确定方向和角速度，用加速度计测试加速度，通过数学计算算出飞弹飞行的距离和路线，从而控制飞行姿态，使飞弹落到想去的地方，从此以陀螺仪为核心的惯性制导系统得以快速发展。上世纪七十年代现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。八十年代后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。与此同时随着微电子机械系统 (MEMS) 技术的发展, 陀螺技术和MEMS技术结合产生了新一代陀螺——微机械陀螺仪。因其质量小, 体积小, 成本低, 可靠性好, 稳定性高及功耗低等优点, 在工业控制、航空航天、汽车、消费电子、军事等领域中得到广泛的应用。五、一些典型陀螺仪的介绍 1、滚珠轴承自由陀螺仪（如图三所示）它是经典的陀螺仪。利用滚珠轴承支承是应用最早、最广泛的支承方式。滚珠轴承靠直接接触，摩擦力矩大，陀螺仪的精度不高，漂移率为每小时几度，但工作可靠，迄今还用在精度要求不高的场合，一个自由转子陀螺仪(双自由度陀螺仪)靠内环轴和外环轴角度传感元件可以测量两个姿态角。图三图四 2、液浮陀螺仪（如图四所示）内框架(内环)和转子形成密封球形或圆柱形的浮子组件。转子在浮子组件内