随着现代科技的不断发展,陀螺仪也被应用到越来越多的领域和行业,例如我们常见纸飞机等飞行类游戏,赛车类游戏等。以陀螺仪为核心的惯性制导系统就被广泛应用于航空航天,今天的导弹里面依然有这套东西,而随着需求的刺激,陀螺仪也在不断进化。单纯的从陀螺仪的定义来看,陀螺仪是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的,,但是其中陀螺仪包含的零件却是很多的,而且陀螺仪也分三轴陀螺仪和六轴陀螺仪,两者之间到底有何区别,带着这些疑问,我们一起走进今天的文章内容:

1.、陀螺仪的基本部件:

1、陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值)。

2、内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)。

3、附件(是指力矩马达、信号传感器等)。

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一为定轴性,另一是进动性,这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

2.三轴陀螺仪和六轴仪的区别

三轴陀螺仪是分别感应Roll(左右倾斜)、Pitch

随着现代科技的不断发展,陀螺仪也被应用到越来越多的领域和行业,例如我们常见纸飞机等飞行类游戏,赛车类游戏等,其中以陀螺仪为核心的惯性制导系统就被广泛应用于航空航天,单纯的从陀螺仪的定义来看,陀螺仪是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的,但是其中陀螺仪包含的零件却是很多的,也分三轴陀螺仪和六轴陀螺仪,九轴陀螺仪几者之间到底有何区别:

图为三轴陀螺仪

1.陀螺仪的基本部件:

1、陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值)。

2、内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)。

3、附件(是指力矩马达、信号传感器等)。

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一为定轴性,另一是进动性,这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

图为单轴陀螺仪

2.三轴陀螺仪和六轴仪的区别

三轴陀螺仪是分别感应Roll(左右倾斜)、Pitch(前后倾斜)、Yaw(左右摇摆)的全方位动态信息,6轴陀螺仪是指三轴加速器(三轴加速器就是感应XYZ(立体空间三个方向,前后左右上下)轴向上的加速)和三轴陀螺仪合在一起的称呼。

简单的说,6轴具备3轴的功能,而且六轴相对来说还要高级一点,三轴加速器是检测横向加速的,三轴陀螺仪是检测角度旋转和平衡的,合在一起称为六轴传感器。

3.六轴的区别和九轴陀螺仪的区别

所谓的六轴陀螺仪叫六轴动作感应器比较合适是三轴陀螺仪和加速计的合称 如果有三轴陀螺仪也有加速计那就具有六轴动作感应。

图为三轴陀螺仪

而九轴感测组件是:三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁强计,然后欧拉角加四元数数据融合,陀螺仪的原理,陀螺仪,是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一为定轴性,另一是进动性,这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

定轴性:当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性

进动性:当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性就是我们所说的陀螺仪的进动性。

MEMS陀螺仪(角速率传感器)

传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪,机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高,结构复杂,它的精度受到了很多方面的制约。而我们现在智能手机上采用的陀螺仪是MEMS(微机电)陀螺仪,它精度并不如前面说到的光纤和激光陀螺仪,需要参考其他传感器的数据才能实现功能,但其体积小、功耗低、易于数字化和智能化,特别是成本低,易于批量生产,非常适合手机、汽车牵引控制系统、医疗器材这些需要大规模生产的设备。

MEMS陀螺仪是目前比较常见的,也是我们所说的集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统,主要是利用 coriolis 定理,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号,其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的。

MEMS陀螺仪的主要特点:

1、体积小、重量轻,其边长都小于 1mm,器件核心的重量仅为1.2mg。2、成本低。

3、可靠性好,工作寿命超过 10 万小时,能承受1000g 的冲击。4、测量范围大。