陀螺儀器最早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應(yīng)用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。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(cè)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(jiàn)，陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的，它在現(xiàn)代化的國(guó)防建設(shè)和國(guó)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。

廣泛使用的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。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢(shì)：1、體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場(chǎng)合，例如彈載測(cè)量等；2、低成本；3、高可靠性、內(nèi)部無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，全固態(tài)裝置，抗大過(guò)載沖擊，工作壽命長(zhǎng)；4、低功耗；5、大量程，適于高轉(zhuǎn)速大g值的場(chǎng)合；6、易于數(shù)字化、智能化，可數(shù)字輸出，溫度補(bǔ)償，零位校正等。

以ST陀螺儀為例，陀螺儀的核心元件是一個(gè)微加工機(jī)械單元，按照一個(gè)音叉機(jī)制運(yùn)轉(zhuǎn)，利用Coriolis原理把角速率轉(zhuǎn)換成一個(gè)特定感應(yīng)結(jié)構(gòu)的位移。

我們以一個(gè)單軸偏航陀螺儀為例，探討最簡(jiǎn)單的工作原理（詳見(jiàn)文章圖1）。兩個(gè)正在運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)向相反方向做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，如藍(lán)色箭頭所示。只要從外部施加一個(gè)角速率，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直的科里奧利力，如圖中黃色箭頭所示。產(chǎn)生的科里奧利力使感應(yīng)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生位移，位移大小與所施加的角速率大小成正比。因?yàn)閭鞲衅鞲袘?yīng)部分的運(yùn)動(dòng)電極（轉(zhuǎn)子）位于固定電極（定子）的側(cè)邊，上面的位移將會(huì)在定子和轉(zhuǎn)子之間引起電容變化，因此，在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉(zhuǎn)化成一個(gè)專用電路可以檢測(cè)的電參數(shù)。

這陀螺儀和重力傳感器有什么區(qū)別呢?區(qū)別很多，但最大的區(qū)別就是重力傳感對(duì)于空間上的位移感受維較少，能做到6個(gè)方向的感應(yīng)就已經(jīng)很不錯(cuò)了，而陀螺儀則是全方位的。這很重要，毫不夸張的說(shuō)，這兩者不是一個(gè)級(jí)別上的產(chǎn)品。 可能看到這里，大家還是會(huì)覺(jué)得有些迷惑，既然陀螺儀很厲害，那么它在手機(jī)上到底有什么用呢?我們不妨來(lái)看看。

第一大用途，導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開(kāi)始，就用于導(dǎo)航，先是德國(guó)人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實(shí)際上，目前很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機(jī)上安裝了相應(yīng)的軟件，其導(dǎo)航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機(jī)上用的導(dǎo)航儀。

第二大用途，可以和手機(jī)上的攝像頭配合使用，比如防抖，這會(huì)讓手機(jī)的拍照攝像能力得到很大的提升。

第三大用途，各類游戲的傳感器，比如飛行游戲，體育類游戲，甚至包括一些第一視角類射擊游戲，陀螺儀完整監(jiān)測(cè)游戲者手的位移，從而實(shí)現(xiàn)各種游戲操作效果。有關(guān)這點(diǎn)，想必用過(guò)任天堂WII的兄弟會(huì)有很深的感受。

第四大用途，可以用作輸入設(shè)備，陀螺儀相當(dāng)于一個(gè)立體的鼠標(biāo)，這個(gè)功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似，甚至可以認(rèn)為是一種類型。

第五大用途，也是未來(lái)最有前景和應(yīng)用范圍的用途。下面重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)。那就是可以幫助手機(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(guò)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。

陀螺系統(tǒng)由敏感元件、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和力反饋電路等組成。在梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器的差動(dòng)電路上分別施加帶有直流偏置但相位相反的交流電壓，由于交變的靜電驅(qū)動(dòng)力矩的作用，質(zhì)量片在平行于襯底的平面內(nèi)產(chǎn)生繞驅(qū)動(dòng)軸Z軸的簡(jiǎn)諧角振動(dòng)。當(dāng)在振動(dòng)平面內(nèi)沿垂直于檢測(cè)軸的方向(X方向)有空間角速度Ω輸入時(shí)，在哥氏力的作用下，檢測(cè)質(zhì)量片便繞檢測(cè)軸(Y軸)上下振動(dòng)。這種振動(dòng)幅度非常小，可以由位于質(zhì)量片下方、淀積在襯底上的電容極板檢測(cè)，并通過(guò)電荷放大器、相敏檢波電路和解調(diào)電路進(jìn)行處理，得到與空間角速度成正比的電壓信號(hào)。



驗(yàn)證碼：

32# EEPW網(wǎng)友 說(shuō)：2016-11-02 23:54
請(qǐng)問(wèn)目前陀螺儀可測(cè)量的最小角度是多少？
31# EEPW網(wǎng)友 說(shuō)：2015-04-18 21:58
請(qǐng)問(wèn)陀螺的刷新率指的是什么?
30# 云端 說(shuō)：2014-07-21 06:59
中國(guó)首款完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的消費(fèi)級(jí)商用三軸MEMS陀螺儀在哪里？
29# soothmusic 說(shuō)：2014-07-20 06:10
回答28# wyf86：
靈敏度(Sensitivity)和測(cè)量范圍、分辨率(Resolution)、零角速度輸出(零位輸出)
28# wyf86 說(shuō)：2014-07-19 22:54
MEMS陀螺儀的重要參數(shù)包括哪些？
27# EEPW521 說(shuō)：2014-06-18 22:14
回答26# eepwlover：
需要的
26# eepwlover 說(shuō)：2014-06-17 21:24
航海也需要陀螺儀嗎？
25# 活詞典 說(shuō)：2014-05-19 21:09
回答24# 云端：
配合使用互補(bǔ)功能
24# 云端 說(shuō)：2014-05-18 21:46
加速傳感器與陀螺儀一般會(huì)同時(shí)存在，互相配合。
23# wyf86 說(shuō)：2014-04-15 22:48
回答22# soothmusic：
這個(gè)算不出來(lái)，低了很多
22# soothmusic 說(shuō)：2014-04-14 22:58
MEMS陀螺比傳統(tǒng)的功耗低多少？
21# EEPW521 說(shuō)：2014-03-16 20:57
回答20# eepwlover：
用了最好，可控性好。
20# eepwlover 說(shuō)：2014-03-15 22:25
做飛行器，必須要用陀螺儀嗎
19# 活詞典 說(shuō)：2014-02-19 22:00
陀螺儀在機(jī)器人設(shè)計(jì)中，需要用到，保證行走不平路面時(shí)的控制。
18# wyf86 說(shuō)：2014-02-17 21:49
回答17# soothmusic：
對(duì)絕大多數(shù)人沒(méi)有用
17# EEPW網(wǎng)友 說(shuō)：2014-02-16 22:27
陀螺儀是現(xiàn)在手機(jī)的賣點(diǎn)，但實(shí)際用途大不大？
16# 云端 說(shuō)：2014-01-16 21:45
回答15# wyf86：
是很相似
15# wyf86 說(shuō)：2014-01-15 22:27
光纖陀螺儀與激光諧振陀螺儀很相似嗎？
14# 活詞典 說(shuō)：2013-11-09 23:39
回答13# 云端：
可以這么理解，提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)
13# 云端 說(shuō)：2013-11-08 22:39
手機(jī)陀螺儀就是個(gè)方向加速傳感器？
12# wyf86 說(shuō)：2013-11-07 21:19
回答11# soothmusic：
拍照時(shí)的圖像穩(wěn)定,動(dòng)作感應(yīng)的GUI等，好多
11# soothmusic 說(shuō)：2013-11-06 22:12
手機(jī)上的陀螺儀有什么用
10# 活詞典 說(shuō)：2013-10-05 22:35
回答9# 云端：
重力力矩
9# 云端 說(shuō)：2013-10-04 21:54
現(xiàn)實(shí)中，種種陀螺儀的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是什么作用產(chǎn)生的呢？
8# wyf86 說(shuō)：2013-10-01 23:22
回答7# soothmusic：
進(jìn)動(dòng)性、穩(wěn)定性
7# soothmusic 說(shuō)：2013-09-30 22:04
使用陀螺儀的最主要的基本特性是什么？
6# wyf86 說(shuō)：2013-09-26 22:44
回答5# soothmusic ：
激光、微機(jī)械、光纖、壓電陀螺儀這幾種吧。
5# soothmusic 說(shuō)：2013-09-25 22:14
電子式的陀螺儀有哪些個(gè)類別？
4# eepwlover 說(shuō)：2013-09-24 20:26
回答3# 活詞典：
測(cè)量角速度，用來(lái)判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
3# 活詞典 說(shuō)：2013-09-23 21:43
從開(kāi)發(fā)角度講，三軸陀螺儀的最大作用是什么呢？
2# 云端 說(shuō)：2013-09-22 22:27
回復(fù)1# wyf86：
在一定的外在力矩，各一定的初始條件下，陀螺會(huì)在不停自轉(zhuǎn)的同一時(shí)間，環(huán)繞著另一個(gè)固定的轉(zhuǎn)軸，不停地旋轉(zhuǎn)。
1# wyf86 說(shuō)：2013-09-11 22:31
陀螺會(huì)的回轉(zhuǎn)效應(yīng)是什么呢？