作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺，能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。由此可見，陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)普遍的，它在現(xiàn)代化的**防護(hù)建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。此處我們重點(diǎn)介紹在電子領(lǐng)域中現(xiàn)在比較流行的MEMS陀螺儀。普遍使用的MEMS陀螺（微機(jī)械）可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。在地面車輛導(dǎo)航、水下探測器以及工業(yè)機(jī)器人中，陀螺儀也發(fā)揮著重要作用，提供姿態(tài)感知和運(yùn)動(dòng)控制支持。上海頂管導(dǎo)向航姿儀

下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來解析角速度測量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F，形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此，通過測量y軸的角速度，我們可以間接測量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動(dòng)量矩定理，這里不再詳細(xì)展開。上海頂管導(dǎo)向航姿儀陀螺儀作為現(xiàn)代導(dǎo)航和控制技術(shù)中的重要組成部分，為多個(gè)領(lǐng)域的精確測量和定位提供了不可或缺的支持。

垂直陀螺儀整個(gè)裝置內(nèi)部分為上下兩部分，上半艙容納陀螺儀的機(jī)電設(shè)備，下半艙則包含了所有的系統(tǒng)電子器件。上半艙的基本部件主要由陀螺轉(zhuǎn)子、常平架、角度傳感器、力矩器四個(gè)部分構(gòu)成。(1)陀螺轉(zhuǎn)子：常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)、無刷直流電機(jī)等拖動(dòng)方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，并使其轉(zhuǎn)速近似為常值。(2) 常平架：陀螺儀的內(nèi)、外框架，或稱內(nèi)、外環(huán)，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也是支撐整個(gè)陀螺儀運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。(3) 角度傳感器 ：用來測量陀螺儀內(nèi)外環(huán)以及框架轉(zhuǎn)軸之間的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，此角度就是測量的飛機(jī)的姿態(tài)角。通常，陀螺系統(tǒng)中有兩組角度傳感器，一組安裝在框架上，一組安裝在外環(huán)相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)上。(4) 力矩器：用來為主軸位置的修正提供修正力矩補(bǔ)償。在陀螺系統(tǒng)中，一般有兩組修正力矩器，分別安裝在框架和外環(huán)支撐殼體上。

下面重點(diǎn)說說。陀螺儀可以幫助手機(jī)實(shí)現(xiàn)很多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是近期才冒出的概念，和虛擬現(xiàn)實(shí)一樣，是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用。大意是可以通過手機(jī)或者電腦的處理能力，讓人們對(duì)現(xiàn)實(shí)中的一些物體有跟深入的了解。如果大家不理解，舉個(gè)例子，前面有一個(gè)大樓，用手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)它，馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關(guān)參數(shù)，比如樓的高度，寬度，海拔，如果連接到數(shù)據(jù)庫，甚至可以得到這座大廈的物主、建設(shè)時(shí)間、現(xiàn)在的用途、可容納的人數(shù)等等。地下勘探、隧道挖掘等領(lǐng)域，陀螺儀有助于精確測量地下的空間結(jié)構(gòu)和方向。

光學(xué)陀螺儀，光學(xué)陀螺儀因其精度高、穩(wěn)定性高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢，是目前捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的主流產(chǎn)品，在市場中仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。激光陀螺儀近年來不斷朝著高精度、小型化、低成本的方向快速發(fā)展，但如何更有效地減小閉鎖效應(yīng)，更好地提升激光陀螺儀的精度仍是亟待突破的難題。光纖陀螺儀雖然晚于激光陀螺儀出現(xiàn)，但發(fā)展勢頭迅猛，美國、法國、俄羅斯和日本等發(fā)達(dá)**，研制的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，滿足了不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需求，下階段，融合多種技術(shù)，從精度、穩(wěn)定性、體積和成本等方面提高光纖陀螺儀的整體性能，并采用有效手段克服外界環(huán)境的影響，將是光纖陀螺儀的重點(diǎn)研究方向。陀螺儀在游戲機(jī)、遙控器等消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，為用戶帶來更加豐富的操作體驗(yàn)。上海頂管導(dǎo)向航姿儀

陀螺儀的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)導(dǎo)航、航空航天、智能設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。上海頂管導(dǎo)向航姿儀

測量的物理量:（1）角速度,測量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；（2）方向：俯仰角（pitch）：繞x軸旋轉(zhuǎn)；偏航角（yaw）：繞z軸旋轉(zhuǎn)；翻滾角（roll）：繞y軸旋轉(zhuǎn)；主要參數(shù)，通用參數(shù)（傳感器）；線性誤差：傳感器測量值與實(shí)際物理值之間的誤差；分辨率：可檢測到的較小物理量單位；采樣頻率：單位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù)：量程：為角速度單位（dps，degree per second）；靈敏度（刻度因子）：較小分辨的角速度；靈敏度初始誤差；靈敏度動(dòng)態(tài)誤差；非線性度：滿量程的誤差；初始零漂；零漂溫度系數(shù)。上海頂管導(dǎo)向航姿儀