陀螺儀是一種測(cè)量相對(duì)于慣性系的旋轉(zhuǎn)速率的傳感器。因此,它將測(cè)量旋轉(zhuǎn)時(shí)所有后續(xù)的方向變化。
由于地球坐標(biāo)系在旋轉(zhuǎn),地面上的陀螺儀也會(huì)測(cè)量地球自轉(zhuǎn)速率(約 15°/h)。陀螺儀輸出通常以°/s或rad/s表示。
可以高頻積分旋轉(zhuǎn)速率以精確測(cè)量傳感器方向。該原理適用于所有慣性傳感器(垂直陀螺儀、AHRS、MRU、INS)。
它們還用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng) (INS) 中的導(dǎo)航(位置和速度)確定。
最高性能的陀螺儀(通?;陂]環(huán)光纖陀螺儀)非常精確,可以在沒(méi)有任何偏差估計(jì)的情況下測(cè)量地球旋轉(zhuǎn),并在沒(méi)有任何外部航向參考的情況下確定航向。這些傳感器稱為陀螺羅盤(pán)。還有許多其他技術(shù)可以在不進(jìn)行純陀螺羅盤(pán)的情況下測(cè)量航向,這可以釋放陀螺儀技術(shù)的限制。
某陀螺儀使用 2 個(gè)原理來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn):
MEMS 陀螺儀利用了科里奧利效應(yīng)。當(dāng)檢測(cè)質(zhì)量沿 X 方向振動(dòng)時(shí),垂直軸 Z 上的旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生一個(gè)力,導(dǎo)致垂直軸 Y 上相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
MEMS 架構(gòu)有多種,通?;谡駝?dòng)梁或振動(dòng)環(huán)。
實(shí)際陀螺儀性能可能會(huì)有所不同,具體取決于 MEMS 元件尺寸和質(zhì)量、傳感器封裝、機(jī)械和信號(hào)處理。
這種效應(yīng)被光纖陀螺儀(FOG)等光學(xué)陀螺儀所利用。
兩個(gè)光源以相反方向循環(huán)傳播:一個(gè)順時(shí)針,另一個(gè)逆時(shí)針。當(dāng)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)時(shí),來(lái)自兩個(gè)光源的光同時(shí)到達(dá),但是如果有旋轉(zhuǎn),其中一個(gè)路徑將更長(zhǎng),另一個(gè)路徑將更短。這將產(chǎn)生干擾,可以觀察到干擾來(lái)扣除角速度。
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