下面，我們以單自由度陀螺儀為例，來解析角速度測量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示，其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個軸。假設(shè)基座被固定在汽車上，y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動的作用，陀螺轉(zhuǎn)軸并不會隨汽車轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動時，內(nèi)環(huán)上會產(chǎn)生一對力F，形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動自由度，力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動。因此，通過測量y軸的角速度，我們可以間接測量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動量矩定理，這里不再詳細(xì)展開。陀螺儀的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動導(dǎo)航、航空航天、智能設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。廣東慣導(dǎo)市價

陀螺儀的基本特性：定軸性、進(jìn)動性.（1）定軸性,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變，即指向一個固定的方向；同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。（2）進(jìn)動性,當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，若外力矩作用于外環(huán)軸，陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動；若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸，陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性，叫做陀螺儀的進(jìn)動性。湖南綜采工作面慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺儀可以用于地震監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，提供準(zhǔn)確的振動和位移測量。

陀螺儀的前世今生，陀螺儀由1850年法國物理學(xué)家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發(fā)明出來的，類似像是把一個高速旋轉(zhuǎn)的陀螺放到一個萬向支架上，靠陀螺的方向來計(jì)算角速度，和現(xiàn)在小巧的芯片造型大相徑庭。陀螺儀發(fā)明以后，首先被用在航海上（當(dāng)年還沒有發(fā)明飛機(jī)），后來被用在航空上。因?yàn)轱w機(jī)飛在空中，是無法像地面一樣靠肉眼辨認(rèn)方向的，而飛行中方向都看不清楚危險性極高，所以陀螺儀迅速得到了應(yīng)用，成為飛行儀表的主要。

研究陀螺儀運(yùn)動特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動剛體動力學(xué)的一個分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動力學(xué)特性。陀螺垂直儀，利用擺式敏感元件對三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表，又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時，固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號使力矩器產(chǎn)生修正力矩，轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進(jìn)回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應(yīng)用于航空和航海導(dǎo)航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測儀表。在地面車輛導(dǎo)航、水下探測器以及工業(yè)機(jī)器人中，陀螺儀也發(fā)揮著重要作用，提供姿態(tài)感知和運(yùn)動控制支持。

陀螺儀作為慣性技術(shù)體系的重要一環(huán)，是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的主要傳感器，其技術(shù)的更迭前進(jìn)與慣性技術(shù)的發(fā)展需求密不可分。轉(zhuǎn)子陀螺儀拉開了陀螺儀工程化應(yīng)用的序幕；光學(xué)陀螺儀具有里程碑的意義，在捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，大幅改善了陀螺儀精度與穩(wěn)定性、體積之間的矛盾；振動陀螺儀和原子陀螺儀等新型陀螺儀，在現(xiàn)階段展示出了巨大潛力，正處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。陀螺儀技術(shù)對國家綜合定位、導(dǎo)航、授時體系的建設(shè)有著重要意義，未來將不斷向著高精度、高可靠性和小型化、低成本兩大方向邁進(jìn)，對陀螺儀技術(shù)的持續(xù)探索研究，仍將是國內(nèi)外廣大科技工作者密切關(guān)注的焦點(diǎn)。陀螺儀利用陀螺效應(yīng)，即旋轉(zhuǎn)物體的角動量會保持不變，來測量物體的旋轉(zhuǎn)。上海慣導(dǎo)廠家精選

陀螺儀在科研領(lǐng)域也用于地質(zhì)勘探、結(jié)構(gòu)物監(jiān)測和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)展了其應(yīng)用邊界和功能。廣東慣導(dǎo)市價

撓性陀螺儀，轉(zhuǎn)子裝在彈性支承裝置上的陀螺儀。在撓性陀螺儀中應(yīng)用較廣的是動力調(diào)諧撓性陀螺儀。它由內(nèi)撓性桿、外撓性桿、平衡環(huán)、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動軸和電機(jī)等組成。它靠平衡環(huán)扭擺運(yùn)動時產(chǎn)生的動力反作用力矩(陀螺力矩)來平衡撓性桿支承產(chǎn)生的彈性力矩，從而使轉(zhuǎn)子成為一個無約束的自由轉(zhuǎn)子，這種平衡就是調(diào)諧。撓性陀螺儀是60年代迅速發(fā)展起來的慣性元件，它因結(jié)構(gòu)簡單、精度高(與液浮陀螺相近)、成本低，在飛機(jī)和導(dǎo)彈上得到了普遍應(yīng)用。廣東慣導(dǎo)市價