微慣性技術(第二講)慣性元件.ppt

1、1,慣性器件元件,2,主要內(nèi)容,加速度計與微加速度計 陀螺儀與微陀螺儀 慣性測量組合與微型慣性測量組合,3,微加速度計,加速度計與微加速度計 概述 定義 工作原理 分類 信號檢測 設計程序,4,加速度計概述,20世紀40年代初，德國人研制出了世界上第一只擺式陀螺加速度計。此后的半個多世紀以來，由于航空、航海和航天領域?qū)T性測量元件的需求，各種新型加速度計應運而生，其性能和精度也有了很大的完善和提高。,5,加速度計的原理,加速度計是按照慣性原理相對慣性空間工作的。加速度(即速度的變化率)本身很難直接測量，實際上現(xiàn)有的傳統(tǒng)加速度計都是借助敏感質(zhì)量變成力進行間接測量的。 加速度計測量原理基于牛頓第二

2、定律：作用于物體上的力等于該物體的質(zhì)量乘以加速度。換句話說，加速度作用在敏感質(zhì)量上形成慣性力，測量該慣性力，間接測量載體受到的加速度。 在慣性空間加速度計無法區(qū)分慣性力和萬有引力因此加速度計的輸出反映的是單位檢測質(zhì)量所受的慣性空間的合力，即慣性力與萬行引力之和。慣性技術領域?qū)挝幻舾匈|(zhì)量所受的力稱為比力，加速度計的輸出直接反映比力信息，因此加速度計也稱作比力傳感器。,6,外部加速度對質(zhì)量塊發(fā)生作用，然后通過測量質(zhì)量塊的位移、質(zhì)量塊對框架的作用力，或保持其位置不同所需的力來得出加速度值。,7,1.2 基本工作原理,基本物理原理 F=ma,8,加速度計的種類很多，由發(fā)展時間的先后依次是:三、四十年

3、代的擺式積分陀螺加速度計和寶石軸承擺式加速度計，六十年代中期開始發(fā)展起來的液浮擺式加速度計、撓性加速度計、壓電加速度計、電磁加速度計等，七十年代以后是靜電加速度計、激光加速度計，目前，除了上述各類加速度計不斷改進提高之外，其它基于新支承形式、新材料、新工藝的加速度計正在迅速發(fā)展。,9,加速度計分類 按慣性檢測質(zhì)量的運動方式分類，可分為線加速度計和擺式加速度計； 按支撐方式分類，可分為寶石軸承支承加速度計、液體懸浮支承加速度計、氣體懸浮支承加速度計、撓性支撐加速度計、磁懸浮支承加速度計和靜電支撐陀螺加速度計等； 按有無反饋信號分類，可分為開環(huán)加速度計和閉環(huán)加速度計； 按加矩方式分類，可分為模擬加

4、矩式加速度計和脈沖加距式加速度計； 按敏感信號方式分類，可分為電容式加速度計、半導體壓阻式加速度計、電感式加速度計、壓電式加速度計； 按工作原理分類，可分為振弦式加速度計、擺式陀螺加速度計等。,10,（1）液浮擺式加速度計,四十多年前，將液體懸浮技術成功地應用于擺式加速度計與單自由度速率積分陀螺，是現(xiàn)代慣性導航技術發(fā)展史上的一個重要里程碑。六十年代，液浮慣性元件已發(fā)展到成熟階段，各種類型的液浮擺式加速度計大量應用于飛行器的導航與制導系統(tǒng)中，目前作為一種典型的加速度計，它仍在不斷發(fā)展和廣泛地應用。,11,（2）撓性加速度計,雖然液浮擺式加速度計已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，但是隨著發(fā)展低成本慣導系統(tǒng)的要求

5、，在六十年代中期出現(xiàn)了非液浮的所謂干式加速度計。由于這種儀表采用撓性支承技術，結構與工藝大大簡化，至今在精度及可靠性方面，己完全達到了現(xiàn)代慣導系統(tǒng)中應用的要求。 撓性加速度計也是一種擺式加速度計，它與液浮加速度計的主要區(qū)別在于它的擺組件不是懸浮在液體中，而是彈性地聯(lián)接在某種類型的撓性支承上。因而，消除了類似寶石軸承和軸尖間的摩擦，從而使儀表獲得優(yōu)良的動態(tài)性能。,12,（3）擺式積分陀螺加速度計(PIGA),PIGA的基本工作原理就是應用由陀螺運動產(chǎn)生的力矩來平衡擺在加速度作用產(chǎn)生的慣性力矩。 第一個PIGA是由德國研制的并在第二次世界大戰(zhàn)中用在V2火箭上。后來根據(jù)這一原理研制出了高精度加速度計

6、Honeywell和Litton兩家制造商目前正在生產(chǎn)PIGA，法國和前蘇聯(lián)也生產(chǎn)了一些不同類型的PIGA。 PIGA具有很高的精度，但也非常昂貴。,13,1.3 微加速度計的分類,按檢測質(zhì)量的運動形式來分： 有角振動式和線振動式加速度計,14,按檢測質(zhì)量支承方式來分： 有扭擺式、懸臂梁式和彈簧支承方式,15,按控制方式來分： 有開環(huán)式和閉環(huán)式。,16,根據(jù)梁的個數(shù) 單梁結構、單端雙梁結構、雙端雙梁結構、多梁結構,17,18,根據(jù)敏感軸數(shù)量 單軸、雙軸、三軸,19,按信號檢測方式來分 壓阻效應 電容效應 隧穿效應 壓電效應 電感效應 諧振效應 熱效應 光學效應,20,1.1 壓阻式加速度計,特

7、點 讀出電路非常簡單 壓敏電阻制作難度大 溫度系數(shù)大,21,典型壓阻式微加速度計結構圖,22,壓阻式微加速度傳感器溫度補償電路設計,零點溫度補償,23,漂移電壓源靈敏度溫度補償,24,1.2 電容式加速度計,特點 敏感器件制作簡單 不受溫度影響 讀出電路復雜 易受寄生參數(shù)影響 非線性,25,電容式傳感器需掌握的幾個公式,26,1.2.1 平板電容式加速度計,當無加速度輸入時，檢測質(zhì)量處于中間位置，上下極板與活動極板的間隙均為。此時，極板間電容量C1和C2相等，即,27,圖a,28,4.2.2 扭擺式微機械加速度計,扭擺式硅微機械加速度計最初由美國德雷珀實驗室研制。 整個加速度計由撓性軸、角振動

8、板塊和質(zhì)量塊、四個電極及其電子線路組成。質(zhì)量塊敏感加速度引起板塊的角振動，產(chǎn)生電容輸出信號。,29,無加速度輸入式 有加速度輸入時，活動極板繞其撓性軸產(chǎn)生偏轉角,30,動極板角位移引起敏感極板電容量的變化為,31,4.2.3 梳齒式電容微機械加速度計,32,33,在沒有加速度輸入時 加速度a作用時, 擺片將移動一個小位移,34,4.2.3 用于微弱差動電容的檢測方法,要測量差動電容的變化，可以將電容值轉化為電壓、電流或者頻率等容易測量的物理量，其中最常用的是轉換成電壓。,35,4.3 隧道式微機械加速度計,由物理學可知，將尺寸很?。?09m）的極細探針和被研究物質(zhì)表面作為兩個電極，當它們之間非

9、常接近（1m）時，在外電場作用下，電子會穿過這兩個電極從一極流向另一極，這就是隧道效應。,36,實驗發(fā)現(xiàn)，當這兩極間距減少0.1nm，隧道電流將增加10倍，利用這種效應可以測量加速度。電子隧道型加速度計通常由檢測質(zhì)量、支承梁、隧道探針和控制電路等部分組成。它的工作原理是，當被測加速度使檢測質(zhì)量與隧道探針之間距離發(fā)生變化時，兩極間將產(chǎn)生巨大的電流變化，檢出這一變化信號就可測得加速度。,37,特點 極高的靈敏度 不受穩(wěn)定影響 低頻噪音太大 必須閉環(huán)工作,38,39,40,信號檢測,41,4.4 諧振式加速度計,特點 直接數(shù)字輸出 潛在的高精度,42,工作原理,43,加速度傳感器的分辨率跟下列因素有

10、關： （1）加速度計的加工工藝。 工藝精度越高，加工出兩個諧振梁的特性可以更加接近，固有頻率近似相等，即可以大大地提高傳感器輸出信號的分辨率。 （2）諧振梁本身的特性有關。相應地增大兩個諧振梁剛度，提高諧振梁的固有頻率，也可提高傳感器的分辨率，但梁剛度則又影響到了加速度作用時梁的變形量，所以必須綜合考慮梁的剛度影響。,44,電路設計及計算機仿真,該電路主要包括三個部分：一是諧振驅(qū)動電路，二是頻率檢測電路，第三部分為差頻電路,45,驅(qū)動電路,利用鎖相環(huán)電路或反饋回路來控制振蕩電路的頻率，使得兩諧振梁在各自的固有頻率下共振，這樣兩個諧振梁的振幅達到最大值，從而輸出頻率信號的幅值達到最大值。,46,

11、頻率檢測電路,頻率檢測電路是間接地通過測電容的變化來測得輸出信號頻率的。主要由電荷放大器構成，用以將電容的電荷量轉換成電壓信號。,47,差頻電路,先用乘法器，使得兩個頻率信號相乘。然后用一個低通濾波器濾除掉高頻信號，則可以得到所要的差頻信號,48,4.5 熱對流式加速度計,特點 結構和讀出電路簡單 響應較慢 線性工作范圍小 受溫度影響大,49,工作原理,熱對流加速度計包含一個密閉的腔體， 腔體中充有流體，其中有一個加熱元件把腔體中加熱元件周圍的流體加熱， 加熱后的流體發(fā)生膨脹而密度下降，在重力的作用下上升，周圍相對冷的流體填補到空位置上，這樣反復循環(huán)而造成熱對流傳導。 加熱元件和兩個敏感元件都

12、是懸空的,50,檢測電路,51,4.6 壓電式加速度計,壓電傳感器是一種利用壓電效應進行機電能量轉換的變換器。廣泛應用于振動、沖擊的測量，是一種拾取力信號，輸出電信號的能量轉換部件。常和電荷或電壓放大器一起組成測量電路,在電子產(chǎn)品檢驗部門的振動臺及其檢定中起著重要的作用。,52,特點 結構簡單 無法測直流（常加速度） 溫度系數(shù)較大,53,4.7 微型雙軸加速度計,所謂微型雙軸加速度計是能夠同時測量相互正交兩個軸加速度的微型儀表。 從結構組成上可分為兩類： 一類是在同一硅片上實現(xiàn)敏感兩個軸的加速度，最簡單的做法可將結構完全相同的單自由度加速度計相互正交的做在同一硅片上，配以相應測量電路； 另一類

13、是將兩只單自由度加速度計封裝在一起,54,帶折疊梁的叉指電容式微加速度傳感器結構示意圖,55,4.8 微型三軸加速度計,三軸電容式加速度計,56,三軸硅微壓阻式加速度計,57,Sandia National Laboratories 三軸加速度計,58,微機械加速度傳感器,59,5 微加速度計的設計程序,性能指標 檢測原理 機械結構 電路 控制方式 試驗測試,60,基本指標和測試,量程 分辨率 靈敏度 偏置（零位）穩(wěn)定性 標度因數(shù)穩(wěn)定性 交叉耦合 重復性 溫度系數(shù),61,基本設計問題機械,質(zhì)量 熱運動噪聲 剛度 靜電力正反饋 非線性 交叉耦合 加工誤差 殘余應力 熱穩(wěn)定性,62,基本設計問題電

14、路,壓阻效應 熱噪聲與電阻值成正比 電容效應 寄生電容 低阻放大器 高阻放大器 開關電容放大器,63,基本設計問題電路,前置放大器的噪聲和漂移是最主要的誤差源 差動檢測可有效的減小甚至消除一些誤差 數(shù)字化 集成,64,基本設計問題閉環(huán)控制,閉環(huán)控制的優(yōu)點： 高精度 高線性度 增大動態(tài)范圍 展寬頻帶 調(diào)節(jié)阻尼比,65,基本設計問題閉環(huán)控制,66,詳細設計、加工過程,微系統(tǒng)的制造技術，除包括標準的微電子工藝外，還有微系統(tǒng)的特殊工藝，例如表面加工工藝、體加工工藝、硅硅鍵合和硅玻璃鍵合。,67,68,69,陀螺儀與微陀螺儀,70,陀螺儀簡介,陀螺是一種用于測量旋轉速度或旋轉角的儀器。 它在運輸系統(tǒng)，例

15、如導航、剎車調(diào)節(jié)控制和加速度測量等方面有很多應用。 宏觀的陀螺可分成兩個主要種類：非機械（光學的）式的或機械式的。,71,非機械陀螺利用光環(huán)使光束在相反方向旋轉。當陀螺結構旋轉時，檢測光束的多普勒移位。 而宏觀的機械式的陀螺通常是用一個旋轉的圓盤產(chǎn)生一個慣性的參照體，由于微機械方法加工帶有足夠質(zhì)量的旋轉部分很難，所以典型的微機械陀螺使用振動結構。,72,陀螺儀是慣性器件之一 陀螺在任何環(huán)境下都具有自主導航能力的特性 自問世以來,被廣泛運用于航海、航空、航天、軍事等領域,而且一直是各國重點發(fā)展的技術之一 在科學技術突飛猛進的今天,與陀螺相關的技術,仍然是人們關注的焦點之一,73,一陀螺的發(fā)展簡史

16、,陀螺的原意為高速旋轉的剛體,而現(xiàn)在一般將能夠測量相對慣性空間的角速度和角位移的裝置稱為陀螺。 陀螺是一種即使無外界參考信號也能探測出運載體本身姿態(tài)和狀態(tài)變化的傳感器。,74,陀螺的功能是敏感運動體的角度、角速度和角加速度。 陀螺儀有兩大特性, 即定軸性和進動性。 利用這兩個特性就可在導彈等運載器的飛行過程中建立不變的基準, 從而測量出運動體的姿態(tài)角和角速度,75,定軸性：陀螺在旋轉的過程中不會倒下，要歸功于陀螺的第一個特性，叫做定軸性。 陀螺在轉動時，如果作用在它上面的外力的力矩為零，由角動量定理可知，這時陀螺對于支點的角動量守恒，在運動中角動量的方向始終保持不變.陀螺上的每一個點都在一個跟

17、旋轉軸垂直的平面里沿著一個圓周轉動。按照慣性定律，每一個點隨時都極力想使自己沿著圓周的一條切線離開圓周，可是所有的切線都與圓周本身在同一個平面內(nèi)。因此，每一個點在運動的時候，都極力使自己始終停留在跟旋轉軸垂直的那個平面上。角動量守恒在生活中是隨處可見的.花樣滑冰運動員把手收攏或者抱胸，她身體的一部分到轉軸的距離變小，自轉角速度變大，運動員就飛速旋轉起來了.,76,進動性 陀螺的第二個特性是進動性.當陀螺高速旋轉時，陀螺的中心軸像是繞著一個豎立的桿子在轉圈，這種高速自轉物體的軸在空間轉動的現(xiàn)象叫做進動。這是因為當陀螺受到對于支點的重力的力矩作用時，根據(jù)角動量定理，角動量的矢量方向便隨著陀螺的轉動

18、，描出一個圓錐體。 其實，由于太陽和月球施加的潮汐力，我們的地球一直在不斷地緩慢地進動著，長期的進動就成為歲差。 在我們的日常生活中，也可以常?？吹竭M動，例如自行車在行駛過程中，如果它稍有歪斜，只要把車頭向另一方稍微轉動一下，車子就平衡了.這是重力對于輪胎支點形成了進動力矩，促使車子恢復了平衡.,77,章動性 陀螺的第三個特點是章動性.陀螺不可能永無止境地旋轉下去，當陀螺由于摩擦而開始慢慢下落時，所做的運動就是章動。章動是指剛體做進動時，繞自轉軸的角動量的傾角在兩個角度之間變化，拉丁語的意思就是點頭.陀螺在做進動的同時，它的頂部還在做著“點頭”運動. 章動在天體中是一個非常常見的運動，地球也存

19、在著章動，地球“點一次頭”要花18.6年.我國古代歷法將19年稱為一章，因此這種運動就被稱為章動.,78,自1910 年首次用于船載指北陀螺羅經(jīng)以來, 陀螺已有近100 年的發(fā)展史, 發(fā)展過程大致分為4 個階段: 第一階段是滾珠軸承支承陀螺馬達和框架的陀螺 第二階段是20世紀40年代末到50 年代初發(fā)展起來的液浮和氣浮陀螺 第三階段是20世紀60年代以后發(fā)展起來的干式動力撓性支承的轉子陀螺 目前陀螺的發(fā)展已進入第四個階段, 即靜電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺和振動陀螺,79,二 各個陀螺儀的基本原理及應用,靜電陀螺 激光陀螺 光纖陀螺 振動陀螺,80,1 靜電陀螺,定義： 靜電陀螺儀是利用靜電引力

20、使金屬球形轉子懸浮起來, 是自由轉子陀螺。 特性: 在宇宙航行中, 對陀螺儀的精度要求很高, 漂移誤差約為0. 001 /h, 或更高，靜電陀螺儀是能滿足這種要求的陀螺儀之一。,81,靜電陀螺儀結構圖,結構： 一只金屬球形轉子, 加上兩只碗形電極殼體, 殼體外為陶瓷, 內(nèi)壁上固定6只金屬電極, 將球形轉子放在對稱密封殼體內(nèi)而形成陀螺組件。,82,原理： 給電極充電后, 只要沿空間相互垂直三個方向的靜電引力的合力, 能與轉子本身的重力和慣性力相平衡, 轉子就能浮起來。 靜電懸浮必須在超真空( 1.33 10-5 10-7 Pa) 環(huán)境下才有可能實現(xiàn),否則會擊穿放電，破壞靜電支承力。超真空使氣體阻

21、力矩減小到最低限度, 這樣起動后就能靠慣性長期運轉下去, 可以運轉數(shù)月, 甚至數(shù)年。靜電陀螺的支承系統(tǒng)可以給出轉子相對殼體的位移信號, 這就有可能使陀螺兼起3 個方向加速度計的作用, 靈敏度為10-3 g 10-7 g, 這種多功能陀螺, 只有靜電陀螺才能實現(xiàn)。,83,2 激光陀螺,84,傳統(tǒng)的陀螺， 無論是早期的滾珠軸承陀螺， 還是后來發(fā)展起來的液浮陀螺、靜電陀螺，都離不開高速旋轉的機械轉子， 由于高速轉子容易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡、容易受到加速度的影響， 而且需要一段預熱時間轉速才能達到穩(wěn)定等問題， 使用起來很不方便，因此研制沒有高速轉子的陀螺一直是人們極為關心的問題。,85,Sagnac效應是1

22、913 年在研究轉動的環(huán)形干涉儀時提出來的。 1960年激光技術出現(xiàn)以后, 應用薩格奈克原理的激光陀螺儀得到了迅速發(fā)展。 到20 世紀80 年代， 激光陀螺成功用于飛機和地面車輛的導航、艦炮穩(wěn)定等，開始取代機械陀螺，并進行了用于導彈、運載火箭等更高精度的試驗。,86,下圖是激光陀螺結構圖,87,工作原理 在環(huán)形光路中, 沿順、逆時針方向傳播的兩光束, 當環(huán)形光路相對慣性空間不轉動時, 順、逆時針的光程長度相同 當環(huán)形光路相對慣性空間有一轉動角速度時, 順、逆光程就有差異,其光程差L 正比于轉動角速度值。 測出L 值即可測出角速度。,88,給電極通電后, 氣體放電激發(fā)出兩束方向相反的連續(xù)激光,

23、當環(huán)形光路相對慣性空間靜止時, 順、逆時針方向的兩束激光以同樣的時間傳播一圈, 光程和頻率相同。,89,而環(huán)形光路相對慣性空間旋轉時, 順、逆時針方向的兩束激光傳播一圈的光程和頻率不同, 當環(huán)形光路在慣性空間以順時針方向旋轉時, 順、逆時針的激光行波的頻率決定于環(huán)形空腔的順、逆閉合腔長(即光程),90,順時針方向的光程變長,頻率減小, 逆時針方向光束的光程變短, 頻率增加, 順、逆時針把光程差轉換為頻率差, 測出順、逆時針激光行波的頻差, 就可以測出陀螺儀的旋轉角速度。 由于激光陀螺儀是與運載器固連的, 因而也就知道運載器的轉動角速度。,91,激光陀螺儀較為突出的優(yōu)點是: 具有大動態(tài)范圍和高速

24、率性能; 精度高, 激光陀螺儀的漂移率已達到0. 001 ( ) /h 起動時間短, 一般只需要千分之幾秒(機電陀螺需4min 才進入工作狀態(tài)) 壽命長, 可達(25) 104 h (機電陀螺使用600h后就需進行檢查) 可靠性高。,92,激光陀螺儀的缺點: 存在閉鎖現(xiàn)象, 即在低角速度區(qū)域里, 產(chǎn)生頻率牽引, 使拍頻為零而不能檢測旋轉角速度 價格昂貴, 制作工藝復雜且材料昂貴 體積較大, 受靈敏度限制不能減小。,93,發(fā)展（國際上） 霍尼韋爾公司研制的激光陀螺水平最高, 生產(chǎn)的陀螺主要用于波音757 和767 客機的慣導系統(tǒng)。 利頓公司研制的激光陀螺主要用于歐洲的大型遠程和近程客機, 以及遠

25、程、近程導彈。在高性能的慣導領域中, 激光陀螺具有較為明顯的優(yōu)勢。,94,3 光纖陀螺,1976 年, 美國猶他大學的Vali和R. W. Shorthil首次提出了光纖陀螺( Fiber op tic gyro)的概念。 它標志著第二代光學陀螺光纖陀螺的誕生(第一代光學陀螺為激光陀螺) 。,95,光纖陀螺采用的是Sagnac干涉原理： 用光纖繞成環(huán)形光路并檢測出隨轉動而產(chǎn)生的反向旋轉的兩路激光束之間的相位差, 由此計算出旋轉的角速度。,96,與機電陀螺或激光陀螺相比, 光纖陀螺具有如下顯著特點 ： 無運動部件, 儀器牢固穩(wěn)定, 耐沖擊和抗加速度運動 繞制的光纖增長了激光束的檢測光路, 使檢測

26、靈敏度和分辨率比激光陀螺儀提高了好幾個數(shù)量級, 從而有效地克服了激光陀螺儀的閉鎖問題 無機械傳動部件, 不存在磨損問題, 因而具有較長的使用壽命,97,相干光束的傳播時間極短, 因而原理上可瞬間啟動 易于采用集成光路技術, 信號穩(wěn)定可靠, 且可直接用數(shù)字輸出, 并與計算機接口聯(lián)接 具有較寬的動態(tài)范圍,約為2 000 ( ) / s 結構簡單,價格低, 體積小, 質(zhì)量輕。,98,光纖陀螺分類： 光纖陀螺就原理與結構而言, 可以將其分為 干涉式光纖陀螺 諧振腔光纖陀螺 布里淵光纖陀螺 鎖定模式光纖陀螺 Fabry2Perot光纖陀螺,99,從檢測相位的方法看, 也可將其分為 開環(huán)光纖陀螺 閉環(huán)光纖

27、陀螺,100,從其構成方式, 可分為 相位差偏置式光纖陀螺 光外差式光纖陀螺 延時調(diào)制式光纖陀螺,101,光纖陀螺的發(fā)展： 光纖陀螺不僅具有環(huán)形激光陀螺的各項優(yōu)點, 而且在某些方面還優(yōu)于環(huán)形激光陀螺, 無論在軍用還是民用領域里都擁有極強的競爭能力和廣闊的潛在市場。,102,隨著光纖技術和集成光路技術的發(fā)展, 光纖陀螺正朝著高精度和小型化發(fā)展。 漂移率低達0. 001( ) /h的新型高性能精密慣導光纖陀螺將步入實用化, 廣泛裝備于導彈、飛機和艦艇的導航系統(tǒng)以及軍用衛(wèi)星與地形跟蹤匹配等系統(tǒng)中。,103,據(jù)統(tǒng)計, 美國從1983年到1994年的10余年間, 各類慣性陀螺儀由86%下降到35% 激光

28、陀螺儀由14%略增加到16% , 并從1988 年開始未見上升趨勢 而光纖陀螺儀則由0%上升到49%,104,角速率傳感器基本工作原理,旋轉剛體 定軸性 進動性 振動剛體 傅科擺,105,陀螺儀簡介,106,音叉式陀螺儀原理介紹,音叉式振動陀螺儀的典型結構如上圖所示。其簡化示意圖如上所示，設音叉兩臂的質(zhì)量都分別集中于其端點，且為m0，設在某一瞬時，兩集中質(zhì)量相向速度分別為v1及v2，且有關系式v1=v2=v，載體繞軸的轉動角速度為x，由于哥氏效應，兩集中質(zhì)量的哥氏加速度絕對值為ac=2 x v，方向如圖所示，哥氏力Fc=2m x v，哥氏力矩M=4mR x v。我們就通過檢測哥氏力或哥氏力矩的大小來得到載體的角速度x。,107,角速率傳感器基本工作原理,108,角速率傳感器音叉式,109,典型的陀螺儀,可用于軍事、民用航空、汽車、導彈等領域的高性能長壽命的微型陀螺儀，其大小比襯衫的紐扣還小，重量不足1克。,110,典型的陀螺儀,日本的CRS-03 陀螺,中間是一個磁鐵,111,典型的陀螺儀,AD公司生產(chǎn)的陀螺內(nèi)部結構,112,典型的陀螺儀,AD 公司 雙軸陀螺,113,美國BEI公司生產(chǎn)的QR14,114,陀螺儀的分類,非機械式 激光陀螺和光纖陀螺 機械式（主要介紹微機械式） 1）振動式微機械陀螺儀 2）轉子式微機械陀螺儀 3）微機械加速度計陀螺儀,115,1）振動式微