微慣性器件之二

微陀螺儀微慣性器件之二

微陀螺儀1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，例如導航、剎車調節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。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。2非機械陀螺利用光環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生一個慣性的參照體，由于微機械方法加工帶有足夠質量的旋轉部分很難，所以典型的微機械陀螺使用振動結構。非機械陀螺利用光環使光束在相反方向旋轉。當陀螺結構旋轉時，檢3陀螺儀簡介陀螺儀簡介4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，設音叉兩臂的質量都分別集中于其端點，且為m0，設在某一瞬時，兩集中質量相向速度分別為v1及v2，且有關系式v1=v2=v，載體繞軸的轉動角速度為ωx，由于哥氏效應，兩集中質量的哥氏加速度絕對值為ac=2ωxv，方向如圖所示，哥氏力Fc=2mωxv，哥氏力矩M=4mRωxv。我們就通過檢測哥氏力或哥氏力矩的大小來得到載體的角速度ωx。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5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。

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6典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個磁鐵典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個磁鐵7典型的陀螺儀AD公司生產的陀螺內部結構典型的陀螺儀AD公司生產的陀螺內部結構8典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺9美國BEI公司生產的QR14美國BEI公司生產的QR1410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陀螺儀的分類非機械式111）振動式微機械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動質量，在被基座帶動旋轉時的哥氏效應感測角速度。多采用平面電極或梳狀電極靜電驅動，并采用平板電容器進行檢測。1）振動式微機械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動質量，在被12可分為：梳狀驅動平板式振動陀螺儀梳狀驅動音叉式振動陀螺儀電磁驅動音叉式陀螺儀振環式陀螺儀壓電棒式振動陀螺儀聲表面波振動陀螺儀可分為：132）轉子式微機械陀螺儀其轉子由多晶硅制成，采用靜電懸浮，并通過力矩再平衡回路測出角速度。從功能看，屬于雙軸速率陀螺儀或雙軸角速率傳感器。如靜電懸浮轉子陀螺儀。2）轉子式微機械陀螺儀其轉子由多晶硅制成，采用靜電懸浮，并通143）微機械加速度計陀螺儀這是由參數匹配的兩個微機械加速度計作反向高頻抖動而構成的多功能慣性傳感器，兼有測量加速度和角速度的雙重功能。3）微機械加速度計陀螺儀這是由參數匹配的兩個微機械加速度計作15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角速率傳感器——基本工作原理旋轉剛體16角速率傳感器——基本工作原理角速率傳感器——基本工作原理17角速率傳感器——讀出技術讀出技術壓阻效應壓電效應熱效應電容效應電感效應光學效應角速率傳感器——讀出技術讀出技術18角速率傳感器——音叉式角速率傳感器——音叉式19國外研究情況（一）國外研究情況（一）20國外研究情況（二）國外研究情況（二）21國外研究情況（三）國外研究情況（三）22國外研究情況（四）國外研究情況（四）23微慣性器件之二

微陀螺儀微慣性器件之二

微陀螺儀24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，例如導航、剎車調節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。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。25非機械陀螺利用光環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生一個慣性的參照體，由于微機械方法加工帶有足夠質量的旋轉部分很難，所以典型的微機械陀螺使用振動結構。非機械陀螺利用光環使光束在相反方向旋轉。當陀螺結構旋轉時，檢26陀螺儀簡介陀螺儀簡介27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，設音叉兩臂的質量都分別集中于其端點，且為m0，設在某一瞬時，兩集中質量相向速度分別為v1及v2，且有關系式v1=v2=v，載體繞軸的轉動角速度為ωx，由于哥氏效應，兩集中質量的哥氏加速度絕對值為ac=2ωxv，方向如圖所示，哥氏力Fc=2mωxv，哥氏力矩M=4mRωxv。我們就通過檢測哥氏力或哥氏力矩的大小來得到載體的角速度ωx。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28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。

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29典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個磁鐵典型的陀螺儀日本的CRS-03陀螺,中間是一個磁鐵30典型的陀螺儀AD公司生產的陀螺內部結構典型的陀螺儀AD公司生產的陀螺內部結構31典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺典型的陀螺儀AD公司雙軸陀螺32美國BEI公司生產的QR14美國BEI公司生產的QR1433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陀螺儀的分類非機械式341）振動式微機械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動質量，在被基座帶動旋轉時的哥氏效應感測角速度。多采用平面電極或梳狀電極靜電驅動，并采用平板電容器進行檢測。1）振動式微機械陀螺儀利用單晶硅或多晶硅制成的振動質量，在被35可分為：梳狀驅動平板式振動陀螺儀梳狀驅動音叉式振動陀螺儀電磁驅動音叉式陀螺儀振環式陀螺儀壓電棒式振動陀螺儀聲表面波振動陀螺儀可分為：362）轉子式微機械陀螺儀其轉子由多晶硅制成，采用靜電懸浮，并通過力矩再平衡回路測出角速度。從功能看，屬于雙軸速率陀螺儀或雙軸角速率傳感器。如靜電懸浮轉子陀螺儀。2）轉子式微機械陀螺儀其轉子由多晶硅制成，采用靜電懸浮，并通373）微機械加速度計陀螺儀這是由參數匹配的兩個微機械加速度計作反向高頻抖動而構成的多功能慣性傳感器，兼有測量加速度和角速度的雙重功能。3）微機械加速度計陀螺儀這是由參數匹配的兩個微機械加速度計作38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角速率傳感器——基本工作原理旋轉剛體39角速率傳感器——基本工作原理角速率傳感器——基本工作原理40角速率傳感器——讀出技術讀出