微慣性技術(shù)(第三講)微陀螺儀課件

微慣性器件之二

微陀螺儀陀螺儀簡(jiǎn)介陀螺是一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度或旋轉(zhuǎn)角的儀器。它在運(yùn)輸系統(tǒng)，例如導(dǎo)航、剎車調(diào)節(jié)控制和加速度測(cè)量等方面有很多應(yīng)用。宏觀的陀螺可分成兩個(gè)主要種類：非機(jī)械（光學(xué)的）式的或機(jī)械式的。非機(jī)械陀螺利用光環(huán)使光束在相反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)陀螺結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)光束的多普勒移位。而宏觀的機(jī)械式的陀螺通常是用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤產(chǎn)生一個(gè)慣性的參照體，由于微機(jī)械方法加工帶有足夠質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)部分很難，所以典型的微機(jī)械陀螺使用振動(dòng)結(jié)構(gòu)。陀螺儀簡(jiǎn)介音叉式陀螺儀原理介紹

音叉式振動(dòng)陀螺儀的典型結(jié)構(gòu)如上圖所示。其簡(jiǎn)化示意圖如上所示，設(shè)音叉兩臂的質(zhì)量都分別集中于其端點(diǎn)，且為m0，設(shè)在某一瞬時(shí)，兩集中質(zhì)量相向速度分別為v1及v2，且有關(guān)系式v1=v2=v，載體繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ωx，由于哥氏效應(yīng)，兩集中質(zhì)量的哥氏加速度絕對(duì)值為ac=2ωxv，方向如圖所示，哥氏力Fc=2mωxv，哥氏力矩M=4mRωxv。我們就通過檢測(cè)哥氏力或哥氏力矩的大小來得到載體的角速度ωx。典型的陀螺儀可用于軍事、民用航空、汽車、導(dǎo)彈等領(lǐng)域的高性能長(zhǎng)壽命的微型陀螺儀，其大小比襯衫的紐扣還小，重量不足1克。

典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個(gè)磁鐵典型的陀螺儀AD公司生產(chǎn)的陀螺內(nèi)部結(jié)構(gòu)典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺美國(guó)BEI公司生產(chǎn)的QR14陀螺儀的分類非機(jī)械式激光陀螺和光纖陀螺機(jī)械式（主要介紹微機(jī)械式）

1）振動(dòng)式微機(jī)械陀螺儀

2）轉(zhuǎn)子式微機(jī)械陀螺儀

3）微機(jī)械加速度計(jì)陀螺儀1）振動(dòng)式微機(jī)械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動(dòng)質(zhì)量，在被基座帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的哥氏效應(yīng)感測(cè)角速度。多采用平面電極或梳狀電極靜電驅(qū)動(dòng)，并采用平板電容器進(jìn)行檢測(cè)?？煞譃椋菏釥铗?qū)動(dòng)平板式振動(dòng)陀螺儀梳狀驅(qū)動(dòng)音叉式振動(dòng)陀螺儀電磁驅(qū)動(dòng)音叉式陀螺儀振環(huán)式陀螺儀壓電棒式振動(dòng)陀螺儀聲表面波振動(dòng)陀螺儀2）轉(zhuǎn)子式微機(jī)械陀螺儀其轉(zhuǎn)子由多晶硅制成，采用靜電懸浮，并通過力矩再平衡回路測(cè)出角速度。從功能看，屬于雙軸速率陀螺儀或雙軸角速率傳感器。如靜電懸浮轉(zhuǎn)子陀螺儀。3）微機(jī)械加速度計(jì)陀螺儀這是由參數(shù)匹配的兩個(gè)微機(jī)械加速度計(jì)作反向高頻抖動(dòng)而構(gòu)成的多功能慣性傳感器，兼有測(cè)量加速度和角速度的雙重功能。角速率傳感器——基本工作原理旋轉(zhuǎn)剛體定軸性進(jìn)動(dòng)性振動(dòng)剛體傅科擺角速率傳感器——基本工作原理角速率傳感器——讀出技術(shù)讀出技術(shù)壓阻效應(yīng)壓電效應(yīng)熱效應(yīng)電容效應(yīng)電感