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陀螺儀的工作原理--mems陀螺儀原理

時間:2009-12-09 20:36:33來源:原創 作者:admin 點擊:

   陀螺儀的工作原則是根據旋轉軸的方向旋轉在沒有外力來影響時,它不會改變。人們根據這個原因,用它來可以保持方向性制造出來的東西就是陀螺儀。比如我們在騎自行車實際上是按照這個原則的。車輪快變得更不容易跌倒,因為車軸有一股保持水平的力量。在陀螺儀時,要給他一個力,使它旋轉起來,及快速轉動,一般可達到每分鐘幾十萬轉,工作時間特別長。然后使用多種方法可以讀取軸指出的方向,并自動將信號傳輸給控制系統。通過控制系統的分析,就可以很輕松得到當前方向,被廣泛應用于航空、航海、航天和國防工業等領域。
   陀螺儀主要有機械式陀螺儀、光纖式陀螺儀、環式激光陀螺儀、mems陀螺儀、集成式振動陀螺儀等,其中光纖式陀螺儀又分為干式陀螺儀和諧振陀螺儀兩種。現在分別介紹如下:


   現代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器,它是現代航空,航海,航天和國防工業中廣泛使用的一種慣性導航儀器,它的發展對一個國家的工業,國防和其它高科技的發展具有十分重要的戰略意義。傳統的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀,機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高,結構復雜,它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀七十年代以來,現代陀螺儀的發展已經進入了一個全新的階段。1976年 等提出了現代光纖陀螺儀的基本設想,到八十年代以后,現代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。由于光纖陀螺儀具有結構緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優點,所以目前光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀,成為現代導航儀器中的關鍵部件。和光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外,還有現代集成式的振動陀螺儀,集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度,體積更小,也是現代陀螺儀的一個重要的發展方向。


    現代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種,它們都是根據塞格尼克的理論發展起來的。塞格尼克理論的要點是這樣的:當光束在一個環形的通道中前進時,如果環形通道本身具有一個轉動速度,那么光線沿著通道轉動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學環路轉動時,在不同的前進方向上,光學環路的光程相對于環路在靜止時的光程都會產生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進的光之間產生干涉來測量環路的轉動速度,這樣就可以制造出干涉式光纖陀螺儀,如果利用這種環路光程的變化來實現在環路中不斷循環的光之間的干涉,也就是通過調整光纖環路的光的諧振頻率進而測量環路的轉動速度,就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個簡單的介紹可以看出,干涉式陀螺儀在實現干涉時的光程差小,所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度,而諧振式的陀螺儀在實現干涉時,它的光程差較大,所以它所要求的光源必須有很好的單色性。本文本只是初步介紹了陀螺儀的工作原理,隨著科技的進步,中國也能自己制造陀螺了,命名為“動芯”。mems陀螺儀等

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