深入淺出的講解陀螺儀的工作原理

最近聽大牛的傳感器同事的陀螺儀專業(yè)講座，深入淺出的講解讓小編對(duì)陀螺儀的原理與應(yīng)用有種頓悟趕腳，抽空整理部分內(nèi)容，給對(duì)這個(gè)技術(shù)不太明了的小伙伴們科普下哦~

陀螺儀是用來測(cè)量角速率的器件，在加速度功能基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步發(fā)展，構(gòu)建陀螺儀。

陀螺儀的內(nèi)部原理是這樣的：對(duì)固定指施加電壓，并交替改變電壓，讓一個(gè)質(zhì)量塊做振蕩式來回運(yùn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生科里奧利加速度，此時(shí)就可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量；這有點(diǎn)類似于加速度計(jì)，解碼方法大致相同，都會(huì)用到放大器。

• 角速率由科氏加速度測(cè)量結(jié)果決定

  • 科氏加速度 = 2 × (w × 質(zhì)量塊速度)

  • w是施加的角速率(w = 2 πf)

• 通過14 kHz共振結(jié)構(gòu)施加的速度（周期性運(yùn)動(dòng)）快速耦合到加速度計(jì)框架

  • 科氏加速度與諧振器具有相同的頻率和相位，因此可以抵消低速外部振動(dòng)

• 該機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與加速度計(jì)相似（微加工多晶硅）

• 信號(hào)調(diào)理（電壓轉(zhuǎn)換偏移）采用與加速度計(jì)類似的技術(shù)

施加變化的電壓來回移動(dòng)器件，此時(shí)器件只有水平運(yùn)動(dòng)沒有垂直運(yùn)動(dòng)。如果施加旋轉(zhuǎn)，可以看到器件會(huì)上下移動(dòng)，外部指將感知該運(yùn)動(dòng)，從而就能拾取到與旋轉(zhuǎn)相關(guān)的信號(hào)。

上面的動(dòng)畫，只是抽象展示了陀螺儀的工作原理，而真實(shí)的陀螺儀內(nèi)部構(gòu)造是下面這個(gè)樣子，別不小心誤會(huì)了哦~

PS：陀螺儀可以三個(gè)一起設(shè)計(jì)，分別對(duì)應(yīng)于所謂滾動(dòng)、俯仰和偏航。任何了解航空器的人都知道，俯仰是指航空器的上下方向，偏航是指左右方向，滾動(dòng)是指向左或向右翻滾。要正確控制任何類型的航空器或?qū)?，都需要知道這三個(gè)參數(shù)，這就會(huì)用到陀螺儀。它們還常常用于汽車導(dǎo)航，當(dāng)汽車進(jìn)入隧道而失去GPS信號(hào)時(shí)，這些器件會(huì)記錄您的行蹤。