陀螺仪,简称陀螺,是用来测量、控制物体相对惯性空间角运动的惯性器件。陀螺仪传感器技术自问世以来,发展至今已有160余年历史,在导航、制导与控制等领域得到了普遍应用。随着科学理论的进步和工艺水平的不断提高,基于不同原理的陀螺仪相继出现,各国对陀螺仪精度、稳定性、可靠性、成本、体积等性能指标的不懈追求,极大地促进了陀螺仪技术的发展。陀螺仪按照工作原理可划分为:基于旋转质量陀螺效应的转子陀螺仪;基于萨奈克效应的光学陀螺仪;基于哥氏效应的振动陀螺仪;基于现代量子力学技术的原子陀螺仪。陀螺仪基于角动量守恒原理,抵抗外力改变旋转轴方向。江西车载惯性导航系统

陀螺仪到底有什么用呢?可以和手机上的摄像头配合使用,比如防抖,这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。各类游戏的传感器,比如飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些头一视角类射击游戏,陀螺仪完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。有关这点,想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受。可以用作输入设备,陀螺仪相当于一个立体的鼠标,这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似,甚至可以认为是一种类型。也是未来较有前景和应用范围的用途。江西车载惯性导航系统电动滑板车通过陀螺仪感知倾斜,辅助动力调节。

1850年法国物理学家莱昂·傅科(J.Foucault)为了研究地球自转,首先发现高速转动中地的转子(rotor),由于具有惯性,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。陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从头一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,但直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪较主要的基本特性是它的稳定性和进动性。
在现代科技飞速发展的浪潮中,各类测量设备如同精密仪器的“神经末梢”,为我们感知世界、探索未知提供关键数据支持。陀螺仪作为一种能够精确测量物体角速度和姿态的惯性测量设备,在导航、航空航天、工业制造、机器人等众多领域扮演着举足轻重的角色。从早期笨重的机械陀螺仪到如今先进的固态陀螺仪,其技术的不断革新推动着众多行业的进步。艾默优ARHS系列陀螺仪作为高性能、高精度惯性测量设备的表示,凭借独特的技术优势,为船舶导航、车载导航及隧道挖掘工程等领域带来了全新的测量解决方案。陀螺仪与加速度计结合,可完整检测物体的运动和方向。

工程应用中的精度验证与典型场景:ARHS系列陀螺仪在复杂工程场景中的精度表现已通过多领域实测验证:船舶导航系统:在某远洋科考船的惯导系统中,ARHS陀螺仪与GNSS组合导航,经48小时连续测试,水平姿态角误差收敛至±0.01°,航向累积误差小于0.5海里/12小时,满足IMO海事导航精度标准。在舰艇机动转弯时,100Hz数据输出频率完整捕捉横摇/纵摇动态过程,为稳定平台控制提供关键参数。隧道掘进导向系统:应用于TBM盾构机姿态监测时,陀螺仪在巷道粉尘浓度高达500mg/m³、振动加速度3g(5-100Hz)的条件下,实现盾体滚角测量精度±0.03°,结合激光测距数据可将掘进方向偏差控制在±5mm/50m,明显提升管片拼装精度。车载动态定位:在自动驾驶测试车辆中,ARHS陀螺仪与RTK-GPS紧耦合,城市复杂路况下(频繁加减速、急转弯)航向角更新速率达200Hz,轨迹重构误差低于行驶距离的0.1%。振动台试验显示,在20g冲击载荷下仍可正常输出有效数据。高尔夫挥杆分析仪利用陀螺仪,评估动作规范性。江西车载惯性导航系统
陀螺仪在机器人平衡控制中起关键作用,如两轮自平衡车。江西车载惯性导航系统
光纤陀螺仪,光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件, 由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的变化,决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比,优点是全固态,没有旋转部件和摩擦部件,寿命长,动态范围大,瞬时启动,结构简单,尺寸小,重量轻。与激光陀螺仪相比,光纤陀螺仪没有闭锁问题,也不用在石英块精密加工出光路,成本低。激光陀螺仪,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。江西车载惯性导航系统