垂直陀螺儀（Vertical Gyroscope）存在各種類型航空儀表的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和基本輸進(jìn)系統(tǒng)中，用來(lái)丈量航天器的側(cè)傾角度(橫滾)和俯仰角（姿態(tài)）。陀螺儀作為一種慣性測(cè)量器件，是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)和慣性測(cè)量系統(tǒng)的主要部件，普遍應(yīng)用于特種和民用領(lǐng)域。陀螺儀的原理很簡(jiǎn)單，其基本原理和自行車能直立行走的原理一樣，主要部件是一個(gè)能快速旋轉(zhuǎn)的金屬輪，就是靠這個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的輪子產(chǎn)生恒定的方向性，來(lái)指示或驅(qū)動(dòng)或該變飛行器的飛行姿態(tài)，陀螺儀是靠陀螺輪高速旋轉(zhuǎn)而工作的。陀螺儀具有高精度和快速響應(yīng)的特點(diǎn)，可以提供準(zhǔn)確的角速度和角位移測(cè)量。船用慣導(dǎo)

陀螺儀有什么用，檢測(cè)和測(cè)量角速度以及方向？陀螺儀的主要作用是檢測(cè)和測(cè)量角速度以及方向，它在多個(gè)領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。陀螺儀是一種基于角動(dòng)量守恒理論的裝置，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來(lái)感測(cè)和維持方向。它的基本工作原理是利用轉(zhuǎn)子的角動(dòng)量來(lái)抗拒方向改變的趨向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)和方向的測(cè)量。陀螺儀不只在航空、航海等傳統(tǒng)領(lǐng)域中用于導(dǎo)航和姿態(tài)控制，而且在現(xiàn)代科技產(chǎn)品如智能手機(jī)、游戲手柄、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中也扮演著重要角色。浙江陀螺儀市場(chǎng)價(jià)格陀螺儀在游戲機(jī)、遙控器等消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，為用戶帶來(lái)更加豐富的操作體驗(yàn)。

我們以一個(gè)單軸偏航陀螺儀為例，探討較簡(jiǎn)單的工作原理（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)專門使用電路可以檢測(cè)的電參數(shù)。

航向姿態(tài)系統(tǒng)是一種測(cè)量、顯示飛機(jī)航向角、俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的飛行儀表。它由全姿態(tài)陀螺儀、磁航向傳感器或天文羅盤和全姿態(tài)指示器組成。全姿態(tài)陀螺儀主要由航向陀螺和垂直陀螺(一種陀螺地平儀)組成。這兩個(gè)陀螺儀均裝在隨動(dòng)環(huán)內(nèi)，所以在飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行時(shí)既能使航向陀螺的外環(huán)軸始終保持在地垂線方向上，又能使垂直陀螺的轉(zhuǎn)子軸和外環(huán)軸始終保持正交，以保證全姿態(tài)陀螺儀提供正確的航向、俯仰、傾側(cè)姿態(tài)信息。按驅(qū)動(dòng)陀螺輪運(yùn)轉(zhuǎn)的分類方式有：電動(dòng)和氣動(dòng)。按姿態(tài)角測(cè)量分類方式有：摩擦式電位器（通過(guò)測(cè)量模擬電壓的大小來(lái)計(jì)算出姿態(tài)角）和非接觸式容柵傳感器 ；對(duì)于角速度傳感器，很多人可能會(huì)比較陌生，不過(guò)，如果提到它的另一個(gè)名字——陀螺儀，相信有不少人知道。未來(lái)，隨著人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，陀螺儀將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，支持智能交通和自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了，消費(fèi)電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測(cè)量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的角速度，而MEMS加速計(jì)則能測(cè)量線性加速度，因此這兩者是一對(duì)理想的互補(bǔ)技術(shù)。 事實(shí)上，如果組合使用加速計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運(yùn)動(dòng)，為較終用戶提供現(xiàn)場(chǎng)感更強(qiáng)的用戶使用體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)以及其它功能。而ST選用了音叉方法設(shè)計(jì)陀螺儀，其差分特性使系統(tǒng)本身對(duì)作用在傳感器上的無(wú)用線性加速度和雜亂振動(dòng)的敏感度低于市場(chǎng)上現(xiàn)有的其它類型陀螺儀。當(dāng)這些無(wú)用的信號(hào)被施加到陀螺儀，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)就會(huì)沿相同方向位移，在一個(gè)差分測(cè)量后，較終的電容變化將視為無(wú)效。不同類型的陀螺儀具有不同的測(cè)量精度和適用范圍，可根據(jù)需求選擇合適的型號(hào)進(jìn)行應(yīng)用。船用慣導(dǎo)

陀螺儀在航空航天領(lǐng)域中，可以用于飛行器的姿態(tài)控制和導(dǎo)航定位。船用慣導(dǎo)

單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個(gè)自由度，共有兩個(gè)自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示，x、y、z分別為陀螺儀的三個(gè)周，x方向沒(méi)有自由度。轉(zhuǎn)子飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量H沿z軸方向。當(dāng)基座繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)或y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)框架具有隔離運(yùn)動(dòng)作用，轉(zhuǎn)子不會(huì)隨著基座的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)基座繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)框架軸有一對(duì)力F作用在內(nèi)框架軸的兩端，形成力矩M_x，方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒(méi)有該方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩M_x使陀螺儀繞內(nèi)框架進(jìn)動(dòng)，沿y軸方向?？傊?，單自由度陀螺儀可敏感缺少自由度方向的角速度。船用慣導(dǎo)