飞机陀螺仪工作原理(英文版)
飞机陀螺仪原理
飞机陀螺仪原理
飞机陀螺仪是一种用于测量和保持飞机姿态的重要仪器。
其原理基于刚体力学和陀螺效应。
陀螺效应是指当旋转体受到外力作用时，会产生垂直于转动轴的力的现象。
飞机陀螺仪利用这一效应来测量和维持飞机的方向和角度。
飞机陀螺仪通常由陀螺仪旋转部分和感应部分组成。
旋转部分是一个高速旋转的陀螺，其转动轴与飞机的纵轴平行。
感应部分则通过与陀螺相连的机械装置将陀螺的旋转转化为指示仪上的角度。
当飞机发生姿态变化时，陀螺会受到力的影响而产生陀螺效应。
这会使得陀螺的旋转轴发生偏离，进而改变感应部分的位置。
感应部分则会将这个位置的变化转化为指示仪上的角度变化，从而显示飞机的姿态。
飞机陀螺仪的工作原理是基于惯性导航的概念。
陀螺仪不受外部力的影响，只受到飞机的姿态变化所产生的力的作用。
因此，它具有较高的精度和可靠性。
总的来说，飞机陀螺仪的原理是利用陀螺效应来测量和维持飞机的姿态。
通过感应部分将陀螺旋转的角度转化为指示仪上的角度变化，飞行员可以准确地了解飞机的姿态情况，从而做出相应的操作。
陀螺仪测量角速度原理
陀螺仪测量角速度原理
陀螺仪测量角速度原理
1． 陀螺仪基本原理
陀螺仪是一种能够测量角速度（Angular velocity）的传感器，它是模拟质量配重陀螺的原理，以克服重力和摩擦力而持续旋转的设备，又叫作陀螺稳定剂（Gyro stabilizer）。
假设把一个质量配重陀螺放在水平的平台上，它会维持一定方向。
但是当它偏离水平平台时，就会以自身旋转的方向，使它的质量配重沿着陀螺轴旋转，该质量配重的旋转角速度就等于质量配重陀螺的角度变化速率。
2． 工作原理
现代的陀螺仪使用接近传感器的原理，例如电位差放大器，来测量角度变化速率的变化。
在一个陀螺仪的质量配重陀螺中，有一个电极（electrode），当陀螺轴旋转的时候，该电极沿着质量配重陀螺中心轴的方向旋转，这个旋转的电极会产生一个电位差（potential difference），这就是陀螺仪的输出信号。
3． 优点与缺点
优点：
1）可以测量微小的角度变化速率；
2）稳定性高；
3）可以测量更大的范围；
4）响应快速；
5）易于使用和安装；
6）产生少量噪声。
缺点：
1）价格较为昂贵；
2）有时会受到外部的干扰；
3）会受到温度变化的影响；
4）容易受到摩擦、磨损的影响； 5）可能会出现漂移。
陀螺仪原理[1]
![陀螺仪原理[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/dc8a9b29915f804d2b16c14f.png)
1）自由陀螺仪主轴不能指北的原因地球自转角速度的垂直分量w2使自由陀螺仪主轴相对子午面的视运动。
2）变自由陀螺仪为陀螺罗经的方法:控制力矩(controlling moment)（用My表示）：为了克服由于地球自转角速度的垂直分量w2使自由陀螺仪主轴相对子午面的视运动，向陀螺仪施加的外力矩；控制力矩必须作用于陀螺仪的水平轴。
3）陀螺罗经获得控制力矩的方式按力矩的产生原理不同：直接产生法和间接产生法；按力矩的性质不同：重力控制力矩和电磁控制力矩；按力矩的产生方式不同：三大系列罗经的三种主要方式。
（1）安许茨系列罗经获得控制力矩的方式:将陀螺球重心下移的直接控制法获得控制力矩。
控制设备(controlling device)：陀螺罗经产生控制力矩的设备（器件）。
陀螺球(gyrosphere)：安许茨系列罗经是将双转子陀螺仪固定和密封在金属球内。
陀螺球具有主轴（ox轴）、水平轴（oy轴）和垂直轴（oz轴）。
陀螺球的重心G不在其中心O，而是沿垂直轴下移几毫米。
t = t1时，陀螺球位于A1处，此时主轴水平指东，q = 0，重力mg作用线通过陀螺仪中心O，重力mg不产生力矩（虽有力但力臂为零）。
t = t2时，随着地球自转，当，陀螺球位于A2处，此时主轴上升了一个q角（q ≠ 0），重力mg作用线不通过陀螺球中心O（有力臂a），重力mg的分力mgsinq 产生沿水平轴oy向的重力控制力矩My：My = mgsinq •a≈ mg a •q= M•qM = mga 最大控制力矩.控制力矩的大小与罗经结构参数和主轴高度角q 有关.控制力矩My使主轴产生进动速度u2，它使主轴正端自动找北（向子午面进动）。
根据赖柴尔定理：动量矩H矢端的线速度矢量u与外力矩矢量M大小相等方向相同：u = M陀螺罗经控制力矩My使罗经主轴产生的进动速度：u2= My = M•q安许茨系列罗经称为下重式陀螺罗经，控制力矩为重力力矩，属于机械摆式罗经。
飞机姿态仪工作原理
飞机姿态仪工作原理你有没有想过飞机在天上飞的时候，飞行员是怎么知道飞机的姿态的呢？这就不得不提到一个超酷的小玩意儿——飞机姿态仪啦。
姿态仪就像是飞机的“姿态管家”。
它呀，主要是靠一些超级聪明的物理原理在工作哦。
你看，姿态仪里面有个像小地球一样的东西，这个小地球其实是一个陀螺仪。
这个陀螺仪可厉害了，就像一个超级固执的小陀螺。
一旦它开始旋转起来，就会一直保持在它原来的方向上，不管飞机怎么晃悠，它都不太愿意改变自己的方向呢。
这就好比你在玩那种旋转的小玩具，它转起来的时候，就会稳稳地保持自己的状态。
飞机姿态仪就是利用了陀螺仪的这个特性。
当飞机倾斜的时候，这个小陀螺仪可不会跟着飞机一起歪歪扭扭的。
比如说，飞机向左倾斜了，那相对于这个“倔强”的陀螺仪来说，就好像整个世界都向右歪了。
然后呢，姿态仪就会根据这个差别，告诉飞行员飞机现在是向左倾斜了，倾斜的角度大概是多少。
这就像是陀螺仪在跟飞行员悄悄说：“兄弟，飞机往左歪啦，你得注意点哦。
”而且呀，姿态仪还能知道飞机的俯仰状态呢。
啥是俯仰呢？简单说就是飞机的机头是抬起来还是低下去了。
这时候呀，陀螺仪也在发挥它的神奇作用。
如果飞机的机头抬起来了，那对于陀螺仪来说，就好像是下面的东西往后跑了。
姿态仪就能敏锐地捕捉到这个变化，然后在仪表盘上显示出来。
这就像是飞机在给飞行员做鬼脸，而姿态仪就是那个翻译官，把飞机的这个“鬼脸”的意思告诉飞行员。
除了陀螺仪，姿态仪里面还有一些其他的小部件在帮忙呢。
比如说有一些传感器，它们就像是姿态仪的小助手。
这些传感器可以感受到飞机的加速度啊，角速度啊之类的东西。
就像我们的小耳朵能听到声音一样，这些传感器能“听到”飞机的各种状态变化。
它们把这些信息传递给姿态仪的大脑——那个处理数据的小芯片。
这个小芯片就像一个超级聪明的小魔法师，它把传感器传来的信息和陀螺仪的信息综合起来，然后在仪表盘上画出一幅超级准确的飞机姿态图。
你想啊，飞机在天上飞的时候，周围都是蓝天白云或者是黑咕隆咚的夜空。
北大航空航天概论陀螺仪
二、信号传感器
陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。 用来感测和维持方向的装置，它是航空、航海及太空导航系统中判断方位的 主要依据，并且在汽车安全，航模，望远镜等领域广泛应用。主要检测空间 某些相位的倾角变化、位置变化，主要用于空间物理领域，特别在航空、航 海方面有较多的用途，如：飞机上的陀螺仪，当飞机在做360°翻转的时候， 陀螺仪将会保持原始的基准状态不变，从而让驾驶员找到本飞机在空间状态 的相位变化，也就是：当时飞机处在什么相位。
⑤速率陀螺仪 用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的 外环固定在运载器上并令内环轴垂 直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角 速度绕测量轴旋进时，陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪 中有弹簧限制这个相对旋进，而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。由平衡时的内 环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处 只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时，积分陀螺仪的输 出量是绕测量轴的转角（即角速度的积分）。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或 自动控制、惯性导航平台中使用较多。
陀螺仪的原理：
根据牛顿第一运动定律，它会继续向左运动，但在陀螺仪的自转作用下又开始旋转， 如下图所示：
这种效应就是进动的成因。陀螺仪的不同部位在 同一点受力，但随后又转动到新的位置！当陀螺 仪顶端的部位向一侧转动90度时，会由于惯性而 继续保持向左运动的状态。底端的部位也是如 此——向一侧转动90度时，会由于惯性而继续保 持向右运动的状态。这些力沿进动方向转动车轮。 当标示的点继续转动的角度超过90度时，原来的 运动就停止了，于是陀螺仪的轴悬在空中并开始 进动。
④陀螺稳定器 20世纪初使用的施利克被动式稳定器实质上是一个装在船上的大型二自由度重力陀 螺仪，其转子轴铅直放置，框架轴平行于船的横轴。当船体侧摇时，陀螺力矩迫使 框架携带转子一起相对于船体旋进。这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩，对船体 产生稳定作用。斯佩里主动式稳定器是在上述装置的基础上增加一个小型操纵陀螺 仪，其转子沿船横轴放置。一旦船体侧倾，小陀螺沿其铅直轴旋进，从而使主陀螺 仪框架轴上的控制马达及时开动，在该轴上施加与原陀螺力矩方向相同的主动力矩， 借以加强框架的旋进和由此旋进产生的对船体的稳定作用。
Fly RC IGyro 飞行器旋转陀螺仪说明书
remote gain control which plugs into an openaux channel on your receiver.INSTALLATIONThe IGyro only includes a two page quick startguide and for most users, that is all that willbe required to get the IGyro flying successfully.Without restating much of what I alreadywrote in the May issue, select a location that isconvenient to your receiver, perfectly flat andas free of vibration as possible. Mounting ator near the CG isn’t important, making surethe gyro is perfectly parallel to all three axes is.The direction of flight is indicated in the guideand must be adhered to unless you access thegyro via the terminal program. If you botch amounting pad or change your mind, 1” wide3M VHB mounting tape works perfectly.Once the gyro is mounted you connectthe gain cable to an open channel on yourtransmitter. Initial flight testing should bedone with the gain assigned to a dial or slider.Once you have the settings nailed down thiscan go on a three position switch. The elevatorservo or servos are connected, the aileron servoor servos connected and finally the rudderservo is connected. The IGyro receives powerthrough the receiver bus and only drawsabout 40 mA and is rated for up to 20 amps.I’ve included some screen shots, but unlessyour plane can’t physically accommodate thedefault mounting you’re not going to have toplay with the terminal software.I installed the IGyro on my Habu 32X, notbecause it needs a gyro, but because I put closeto 50 flights on it in course of a month so I wasvery familiar with its flying characteristics. Ilocated the gyro on the floor of the jet next tothe receiver and under the battery tray. I tookcare when building the Habu to balance themotor/fan combo so vibration won’t be anissue. I sanded any imperfections on thebottom of the plane and cleaned the dustaway. I cleaned the bottom of the gyro withalcohol and used the double sided pad tomount the gyro to the bottom of the plane.I tested it for security and neatened up thewiring.RADIO AND GYROCONFIGURATIONThere’s really not that much to do here. AsI said above, pick a channel and assign aknob. My DX-18 beeps as you’re passingcenter which is extremely helpful duringthe flight test phase because it tells you whenthe gyro is off.The gain channel will be at 0 gain when theknob is centered and as you move the knobor slider off center it enters either normal orhold mode depending on which direction youmove, while increasing the gain the furtheryou get from center.Once you have thegain squared away, youare supposed to turnthe gain all the way upin normal mode to setthe gyro direction. BE SURE BEFORE YOUSTART THAT THE RADIO IS PROPERLYCONFIGURED AND EVERYTHING ISGOING THE RIGHT DIRECTION! THENCHECK AGAIN. I actually prefer to use holdmode for the direction test because the surfacewill stay put.Tilt the nose up and make sure the gyro ReviewBY ANDREW GRIFFITH ***************A lot of background information can befound in a two part series on aircraft gyrosin the May 2015 RC Jets column as wellas the Jet Colum in this month’s issue and if you’recontemplating installing your first gyro I encourageyou to read both columns.Power Box Systems has a number of highlyinnovative products built specifically for theRC modeler. Known best for their powerdistribution systems, Power Box Systems has alineup of gyros designed specifically for fixedwing model aircraft. The top of the food chainis the IGyro SRS which is a high tech unit thatstabilizes three axes and has a GPS sensor toadjust the optimum gain on the gyro basedon the current ground speed of the model andit fully integrates withtheir Power Distributionproducts. At the economyend of the spectrum isthe soon to be releasedIGyro 1E that stabilizes asingle flight axis. This isprobably ideal for thoselooking to tame an unrulytail dragger model byusing a small gyro on theyaw axis. In the middleis the IGyro 3E which isthe subject of our review.The 3E is a triple axisgyro, without some of thefancy features of the SRS,but at a more attractiveprice point that is likelyto appeal to a wideraudience. Don’t let thelower price fool you, theIGyro 3E is packed witha number of high endfeatures such as selectableheading or rate mode, fiveservo outputs as well asdelta and V-Tail mixing.The IGyro 3E featuresa triple axis MEMS sensorgyro that is enclosed ina nicely machined two-piece aluminum case.There are five servo inputsand outputs (2 each aileron andelevator and one for rudder), a remotegain control lead and a MISC port that will beused for future expansion. A set of status areLED’s provided on top of the gyro as well asa programming button. A diagram to showthe signal, power and ground orientation ofthe connectors is printed on the bottom of thegyro. There is also a USB port for connectingyour IGyro to a laptop or other device. Aterminal program can be downloaded forfree from the Power Box website that can beused for advanced configuration as well asupdating the firmware on thegyro when new software isreleased. It’s a cool featureand if you’re a techno-geek like me, it will behard to resist playingwith it, but most folkswill be able to configurethe gyro without everhaving to connect it to acomputer.The IGyro 3E has twomodes; heading modeand normal. Normal,also called rate mode,is used to dampenunwanted movementssuch as wind gusts.What makes the IGyrounique is the holdmode and the way theydesigned and included it specifically for fixedwing aircraft. In hold mode with the sticks atneutral, hold mode is engaged on the aileronand elevator axis, but when the sticks aremoved, hold mode disengages and the gyroreverts to rate mode with progressively lessgain as the stick is moved further from center.Flying a fixed wing plane in hold mode takesa little getting used to, but the way the IGyroimplements it works very well.Also included with the gyro are six patchcables to go from your receiver to the gyrofor the channels you’re stabilizing and twodouble side adhesive mounting pads. One ofthose male to male servo cables serves as yourSPECSOPERATING VOLTAGE: 4.0V – 9.0VCURRENT DRAIN: 40 mAMAXIMUM CURRENT LOAD: 20 ASERVO OUTPUTS: 5SERVO SIGNAL RESOLUTION: 0.5 usGYRO MODES: Heading Mode and Normal (rate) modeSENSOR TYPE: MEMSSENSOR AXES: 3 (Roll/Pitch/Yaw)DIMENSIONS: 43mm x 30mm x 15 mmTEMPERATURE RANGE: -30C to 75CKEY FEATURES• Extremely accurate triple-axis MEMS sensor.• Control algorithm designed specifically for fixed wing model aircraft.• Input for in-flight gain adjustment.• 16-bit processor for fast, high-resolution signal processing.• Includes six patch cables and two double sided mounting pads.PROS• Easy to install and configure even without a laptop connection•• Nice anodized aluminum finish• In flight adjustable gainCONS•mounting tape rendering it not visible after installation.•Turn off the wind!NEED TO KNOWMANUFACTURER:DISTRIBUTOR:TYPE:FOR:PRICE:MINIMUM FL YING AREA:NEEDED TO COMPLETE:POWERBOX SYSTEMSIGyro 3e Top of the IGyro showing the servo connections, LED’s, and programming button.Shot of the bottom of the IGyro 3E, the wire pin-out is unfortunately covered by the double sidemounting tape.This diagram shows how the gyro isincorporated to your RC system betweenthe receiver and servos.USB programming cableis available to access theadvanced configurationfunctions and can be used toupdate the firmware as newfeatures become available.The terminal program accesses several advanced configuration optionsto optimize your IGyro including individual channel gains and Delta Wingmixing.gives down elevator. Roll right and make sure the gyro inputs left aileron, nose left and you should see right rudder. The rudder will return to center because it doesn’t use hold mode. If anything is backwards simply press the setup button until all the lights go out. At that point Aileron A will be lit, if that servo is correcting backwards tap the button otherwise hold it and it will move to the next servo. Any servos that need reversed should be and that setting is saved immediately.Perform a full control and gyro direction test again. Then do it with a friend watching to double check. I may sound redundant, but if the gyro is correcting backwards for aileron, for example, and the plane starts rolling right, the gyro will make it roll harder; not correct it. The result will either be having the presence of mind to zero the gain, landing and changing your pants or retrieving the model with a Dust Buster. I’ve seen backwards tail rotor gyros a lot and have done it myself during late night building sessions so I speak from learning the hard way here.FLIGHT TESTINGI couldn’t have asked for a betterday to test the IGyro. The wind wasblowing at 8 to 10mph right downour primary runway, but it was alsoa 90 degree cross wind to our secondrunway that is generally used bythe helicopter and foamie crowd.With the gain set at 0, I advancedthe throttle and took off and nothinghappened. So far so good! With afew mistakes between my Habu andthe ground and about 60-percentpower I advanced the gain until I could see some oscillations which occurred first on the aileron axis. I brought the jet down low at full throttle now that I had my confidence up and tweaked the gain as high as I could get in normal mode at full speed without getting any shimmy. A few laps at both high and low speed gave me the impression that the Habu was flying exactly as before, the difference being that it seemed utterly unperturbed by the wind gusts. I set up for landing and the approach was rock solid right to the ground. I brought the end point down on the normal side so that I could move the lever all the way to the end and swapped a fresh pack in to play with hold mode. I took off again with the gyro in normal mode and the slider all the way forward. Since it doesn’t control the nose wheel I didn’t notice any effect on the ground, but it climbedsmoothly away. I performedthe same procedure as above, slowly raisingthe gain until it oscillated, flying low and fast.Hold mode is really something. Roll invertedin normal and it will slowly arch toward theground, but if you roll inverted in Hold andestablish your line, the plane remains leveland rock solid. Point rolls stop when youlet go and only minor rudder correction isneeded for knife edge where the pitch androll stay put. Flying in Hold mode takes alittle getting used to, but before my timer wastelling me to land I was in a groove.This time I setup my approach on thehelicopter runway with a stiff crosswind.Leaving the gyro in Hold mode, the Habulanded just like I was landing into the wind,albeit with a slightly higher ground speed. Iflew in Hold mode almost exclusively afterthat flight though I did spend a little timedecreasing the end pointand getting the mostgain I could without oscillation. At the end ofthe day I setup the gainon a switch and addeda mix to my gear switch that kicked up the gainby 5 percent when the wheels are down.CONCLUSIONIn calm winds on a good flying plane you mightthink that you wasted your money on a gyro. If the plane is a handful though, you might think you are flying a completely different and well behaved plane.When the wind picks up, however, the plane keeps right on flying the same way … like it’s on rails. Cross wind landing? No problem. A gyro won’t add power when you’re going to stall and it won’t overcome something the airplane isn’t aerodynamically capable of doing. What it will do is make minor corrections at a rate that no human pilot is capable of. How many times do you go to an event and weather is less than ideal? Depending on the distance and the event, that might be a significant investment in time and money. You’ll still be flying with your IGyro at a much higher comfort and enjoyment level. Flying a twin and an engine goes out and you need enough time to get your wits about you? The IGyro will be correcting the rudder before you know you have a problem. Note that I used the IGyro in a ducted fan jet because it tied in nicely with my Jets column, but the IGyro is appropriate in any fixed wing aircraft and I plan on flying it on a few different airframes. To the naysayers that talk about cheating or about the gyro flying the plane, enjoy listening to your 8 track on the way to the field. Flying an IGyro will increase your enjoyment, making you fly more, whichin the end will make you a better pilot. b CONTACTS CHIEF AIRCRAFT ,(800) 447-3408E-FLITE RC , (217) 352-1913SPEKTRUM (217) 352-1913POWER BOX SYTESMS For more information, please see our source guide on page 97.POWERBOX SYSTEMS IGYRO 3EPopup hints explain the various settings and functions.IGyro 3E mounted next to the receiver in my Habu 32x. Before I cleanedup the wiring!The Habu 32X made a great test bed and flew extremely well when the windkicked up. On a calm day it wasn’t even noticiable.。
陀螺仪
学习直升机基础知识陀螺仪陀螺仪的功用直升机飞行的基本原理是利用主旋翼（main rotor，main blade，propeller）可变角度产生反向推力而上升，但对机身会产生扭力（torque force）作用，于是需要加设一个尾旋翼（tail）来抵消扭力，平衡机身，但怎样使尾旋翼利用合适的角度，来平衡机身呢？这就用到陀螺仪（gyro）了，它可以根据机身的摆动多少，自动作出补偿讯号给伺服器（servo），去改变尾旋翼角度，产生推力平衡机身。
以前，模型直升机是没有陀螺仪的，油门、主旋翼角度和尾旋翼角度很难配合，起动后便尽快往上空飞(因为飞行时较易控制)，如要悬停就要控制杆快速灵敏的动作，所以很容易撞毁，现在已有多中直升机模型使用的陀螺仪，分别有机械式、电子式、电子自动锁定式。
有下列几类:1. 机械式陀螺仪，较便宜的一种。
分一段及两段灵敏度调校的型号，耐震较弱。
2. 电子晶体震动陀螺仪(Piezzo)，效能较高，需配合特别舵机。
由於输出讯号较多，故耗电率高，价钱固然高一些啦。
3. 电子定向陀螺仪(Head Lock Gyro)，它的操作和平常的陀螺仪不同，方向性有极高表现。
操纵尾舵时需要小心，它需要作反向操纵才能回复直线飞行，即是一经操纵转舵，便继续转弯直至你作反向修正。
地面效应当直升机接近地面时会产生地面效应，直升机离地滞空时，旋翼把空气向下抽，因此旋翼和地面之间的空气密度变大，形成气垫效果，浮力会变佳，离地越近，效果越佳，但是因为空气被压缩，无处逸散而产生乱流，导致停悬的不稳定，所以R/C直升机在接近地面时会呈现不稳定现象而比较难控制，产生这种气垫效果的高度大约是旋翼面直径的一半左右。
反扭力高速转动的主旋翼，有一定的速度和质量，除了会产生陀螺效应外，更有反扭力的产生，尾旋翼主要的功用就是平衡反扭力使机身不自转，但现在的R/C 直升机均采用可变攻角形态，油门的加减，攻角的变化...等因素使得反扭力千变万化，尾旋翼产生的平衡力也要跟著快速变化，以保持机身的稳定，现在的R/C 直升机采用各种的措施来平衡瞬息万变的反扭力。
基于四旋翼飞行器的陀螺仪、加速度计、磁力计传感器说明
一什么是磁力计、加速度计和陀螺仪以及他们之间的区别1、什么是陀螺仪、加速度计和磁力计？（1）陀螺仪（Gyroscope、GYRO-Sensor）也叫地感器，三轴陀螺仪的工作原理是通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状态。
三轴陀螺仪可以同时测定上、下、左、右、前、后等6个方向（合成方向同样可分解为三轴坐标），最终可判断出设备的移动轨迹和加速度。
也就是说陀螺仪通过测量自身的旋转状态，判断出设备当前运动状态，是向前、向后、向上、向下、向左还是向右呢，是加速（角速度）还是减速（角速度）呢，都可以实现，但是要判断出设备的方位（东西南北），陀螺仪就没有办法。
（2）加速度计（Accelerometer、G-Sensor）也叫重力感应器，实际上是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度则只是地表垂直方向加速度），加速度计测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向（XYZ），这一点又有点类似于陀螺仪，但陀螺仪的更多关注自身旋转情况（原位运动），加速计则主要是测量设备的受力情况，也就是三轴运动情况，尽管加速计也可能在某个小范围换算出角速度的可能，但设计原理决定似乎更适合于空间运动判断。
（3）磁力计（Magnetic、M-Sensor）也叫地磁、磁感器，可用于测试磁场强度和方向，定位设备的方位，磁力计的原理跟指南针原理类似，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。
2、陀螺仪、加速度计和磁力计三个传感器强项（1）陀螺仪的强项在于测量设备自身的旋转运动。
（2）加速度计的强项在于检测设备的受力情况。
（3）磁力计的强项在于检测设备的方位。
3、具体作用：陀螺仪知道“我们转了个身”，加速计知道“我们又向前走了几米”，而磁力计则知道“我们是向西方向”的。
二问答（1）在飞行器中使用的磁力计、加速度计、陀螺仪等传感器在安装之前为什么要先校准？答案：由于一般传感器的精度会随着使用的时间和温度变化而变化，时间久了，传感器会有一定的零点漂移，这时候就要对它进行标定，将传感器在使用中或存储后进行的性能复测称为校准，其本质与标定是相同的。
陀螺仪原理2
陀螺仪原理1. 1.引言2. 2.陀螺效应：进动如果您玩过陀螺玩具，就知道它能表演各种各样有趣的绝技。
陀螺能在细线或手指上保持平衡；能以非常奇妙的方式抵制自转轴运动；但最有趣的陀螺效应还数进动。
这是陀螺仪抵抗重力的表现。
根据这一原理，回转的自行车轮能够像下图所示的那样悬在空中：陀螺仪“抵抗重力”的能力令人莫名惊诧！它是怎么做到的？这种神秘的效应就是“进动”。
一般情况下，进动的发生过程是：如果有一个陀螺仪正在旋转，而您施力转动它的自转轴，则陀螺仪反而会围绕与力轴成直角的轴转动，如下列图形所示：图1中，陀螺仪正围绕自己的轴旋转。
图2中，施力转动陀螺仪的自转轴。
图3中，陀螺仪沿着与输入力方向垂直的轴对输入力做出反应。
那么，为何会发生进动呢？3. 3.进动产生的原因陀螺仪为何会发生这种运动？自行车车轮的轮轴居然能像前面图形所示的那样悬在空中，看上去简直不可思议。
不过，只要想想陀螺仪在旋转时不同部位实际上都发生了什么，就会明白这种运动完全正常！让我们研究一下陀螺仪旋转时的两个小部位——顶端和底端，如图所示：向轮轴施力时，标示的两点会倾向于朝图中指示的方向运动。
如图所示，在向轮轴施力时，陀螺仪的顶端部位将试图向左运动，而底端部位则试图向右运动。
如果陀螺仪没有旋转，则车轮会倒下。
如果陀螺仪正在旋转，那么试想一下这两个部位都发生了什么：牛顿第一运动定律指出，运动中的物体会持续沿直线匀速运动，直到受到不平衡力的作用为止。
因此，陀螺仪顶点受施加到轮轴的力的作用，开始向左运动。
根据牛顿第一运动定律，它会继续向左运动，但在陀螺仪的自转作用下又开始旋转，如下图所示：两个点一边旋转，一边继续原来的运动。
这种效应就是进动的成因。
陀螺仪的不同部位在同一点受力，但随后又转动到新的位置！当陀螺仪顶端的部位向一侧转动90度时，会由于惯性而继续保持向左运动的状态。
底端的部位也是如此——向一侧转动90度时，会由于惯性而继续保持向右运动的状态。
陀螺仪工作原理1
速n为
n 60N zt
式中，z为旋转体每转一转传感器发出旳电脉冲信 号数；t为采样时间(s)。
时基电路旳功能是提供时间基准(又称为时标)， 它由晶体振荡器和分频器电路构成。振荡器输出 旳原则频率信号经放大整形和分频后，产生出以 脉冲宽度形式表达旳时间基准，
两根弹簧应调整得使主轴在起始位置时，弹 簧作用于框架上旳力矩为零。X轴称为输出 轴，因为具有角速度旳壳体将引起框架绕X 轴转动。
当转子高速旋转时，壳体以角速度 绕Y轴 转动。根据二自由度陀螺特征，将产生陀螺 力矩Mg，使H以最短途径向 运动，从而将 使转子轴昂首向上转动，主轴将偏离起始位 置Z0轴。当框架绕X轴转动时，弹簧将产生 弹性力矩My对抗陀螺力矩Mg。只有在陀螺 力矩和弹性力矩以及框架转动而引起旳摩擦 力矩Mf相平衡时，框架停止转动。这时框 架运动旳角 就反应了壳体Y轴转动旳角速 度 。
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料旳速度 检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L旳检测器实现速 度检测旳。检测器由光源和光接受元件构成。被测 物体以速度v行进时，它旳前端在经过第一种检测 器旳时刻，因为物体遮断光线而产生输出信号，由 这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第 二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检 测器间距L和计数脉冲旳周期T、个数N，可求出物 体旳行进速度。
v(cosθ1 +cosθ2) λi
其中 :
1为物体至光源方向与物体运动方向间的夹角;
2为物体至观察者方向与物体运动方向间的夹角
后向散射型多普勒测速原理
从入射光束方向看，后向散射是指接受散射光束 旳光电检测器位于被测物体背面，即与光源在 同一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体， 并在P点散射，散射光由光电检测器R接受。根 据多普勒效应检测多普勒频移，假如人射光与 散射光旳夹角为，则多普勒频移为：
陀螺仪原理
一、引言陀螺仪作为一种惯性测量器件，是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件，广泛应用于军事和民用领域。
传统的陀螺仪体积大、功耗高、易受干扰，稳定性较差，最近美国模拟器件公司推出了一种新型速率陀螺芯片ADXRS，它只有7mm×7mm×3mm大小，采用BGA-32封装技术，这种封装至少要比任何其他具有同类性能的陀螺仪小100倍，而且功耗为30mW，重量仅0.5g，能够很好的克服传统陀螺仪的缺点。
由ADXRS芯片组成的角速度检测陀螺仪能够准确的测量角速度，此外还可以利用该陀螺仪对角度进行测量，实验取得了良好的结果。
二、陀螺仪的原理和构造ADXRS系列陀螺仪是由美国模拟器件公司制造，采用集成微电子机械系统(iMEMS)专利工艺和BIMO S工艺的角速度传感器，内部同时集成有角速率传感器和信号处理电路。
与任何同类功能的陀螺仪相比，A DXRS系列陀螺仪具有尺寸小、功耗低、抗冲击和振动性好的优点。
1、科里奥利加速度ADXRS系列陀螺仪利用科里奥利(Coriolis)加速度来测量角速度，科里奥利效应原理如图1所示。
假设某人站在一个旋转平台的中心附近，他相对地面的速度用图1箭头的长度所示。
如果移动到平台外缘的某一点，他相对地面的速度会增加，如图1较长的箭头所示。
由径向速度引起的切向速度的速率增加，这就是科里奥利加速度。
设角速度为w科里奥利加速度的一半，另一般来自径向速度的改变，二者总和为2 wv旋转平台必须施加一个大小为2Mwv科里奥利加速度，并且该人将受到大小相等的反作用力。
的力来产生。
如果人的质量为M，该，平台半径为r，则切向速度为wr，如果以速度v沿径向r移动，将产生一个切向加速度wv，这仅是陀螺仪通过使用一种类似于人在一个旋转平台移出或移入的谐振质量元件，利用科里奥利效应来测量角速度。
图2示出了ADXRS系列陀螺仪完整的微机械结构，陀螺仪通过附着在谐振体上的电容检测元件测量谐振质量元件及其框架由于科里奥利效应产生的位移。
直升机陀螺仪原理
直升机陀螺仪原理一、引言直升机陀螺仪是一种用于控制直升机姿态的重要装置，它通过感知直升机的姿态变化，并根据原理进行反馈控制，从而使直升机保持平衡和稳定飞行。
本文将介绍直升机陀螺仪的原理及其应用。
二、陀螺仪的基本原理陀螺仪是利用陀螺效应来测量和感知物体的姿态变化的装置。
在直升机陀螺仪中，通常使用旋转的陀螺作为感知元件。
当直升机发生姿态变化时，陀螺会受到力的作用而产生偏转，通过测量陀螺的偏转角度，可以得知直升机的姿态变化情况。
三、陀螺仪的工作原理直升机陀螺仪的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 陀螺的安装和校准：陀螺通常安装在直升机的特定位置，以确保能够准确感知直升机的姿态变化。
在安装完成后，需要进行校准，以消除任何偏差和误差。
2. 陀螺的旋转：陀螺仪中的陀螺会以高速旋转，通常使用电机或气流驱动。
旋转的陀螺具有惯性，即在没有外力作用下，会保持自身的旋转方向和速度。
3. 陀螺的姿态感知：当直升机发生姿态变化时，陀螺会受到力的作用而产生偏转。
这是因为陀螺具有惯性，当直升机发生倾斜时，陀螺的旋转轴也会发生偏转。
4. 偏转角度的测量：通过陀螺仪中的传感器，可以测量陀螺的偏转角度。
这些传感器可以是基于光电效应、电容效应或其他原理的装置，用于将陀螺的偏转转化为电信号。
5. 姿态控制系统的反馈：测量到的偏转角度会通过反馈回路传输到姿态控制系统中。
姿态控制系统会根据陀螺的偏转角度来调整直升机的控制面，以使直升机恢复平衡和稳定飞行。
四、直升机陀螺仪的应用直升机陀螺仪主要应用于直升机的自动驾驶系统和稳定控制系统中。
通过感知直升机的姿态变化，陀螺仪能够提供准确的姿态数据，帮助自动驾驶系统进行航向控制、高度控制和稳定飞行。
直升机陀螺仪还可以用于提高直升机的飞行精度和稳定性。
在飞行中，直升机会受到风力、气流和操纵输入等外界因素的影响，导致姿态的变化。
陀螺仪可以感知这些变化，并通过姿态控制系统进行调整，使得直升机能够保持平衡和稳定飞行。
ahrs原理
ahrs原理AHRS原理是指姿态和航向参考系统（Attitude and Heading Reference System）。
它是一种集成传感器和算法的系统，用于测量和跟踪飞行器、船舶、车辆等物体的姿态和航向信息。
AHRS主要由三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计组成。
AHRS的工作原理是通过三轴加速度计、陀螺仪和磁力计测量物体在空间中的加速度、角速度和磁场强度，并利用算法进行数据融合和姿态解算。
其中，加速度计测量物体的线性加速度，陀螺仪测量物体的角速度，磁力计测量物体所处的磁场强度。
在AHRS系统中，加速度计是用来测量物体的线性加速度的传感器。
它可以通过测量物体所受的惯性力来间接测量物体的加速度。
加速度计的工作原理是利用质量块的惯性来测量加速度。
当物体加速度发生变化时，质量块会受到相应的力作用，通过测量受力的变化可以计算出物体的加速度。
陀螺仪是用来测量物体的角速度的传感器。
它可以测量物体绕三个轴向的旋转速度。
陀螺仪的工作原理是利用物体的角动量守恒定律。
当物体发生旋转时，陀螺仪会受到相应的力作用，通过测量受力的变化可以计算出物体的角速度。
磁力计是用来测量物体所处的磁场强度的传感器。
它可以通过测量地球的磁场来确定物体的航向信息。
磁力计的工作原理是利用物体所受的磁场力来测量磁场强度。
当物体所处的磁场发生变化时，磁力计会受到相应的力作用，通过测量受力的变化可以计算出物体所处的磁场强度。
AHRS系统通过将加速度计、陀螺仪和磁力计的测量数据进行数据融合和姿态解算，可以实时地计算出物体的姿态和航向信息。
数据融合是指将多个传感器的测量数据进行融合，以提高系统的精度和鲁棒性。
姿态解算是指根据传感器的测量数据计算物体的姿态和航向信息。
常用的姿态解算算法有卡尔曼滤波算法和四元数算法。
AHRS系统广泛应用于航空、航天、航海、船舶、汽车、机器人等领域。
在飞行器中，AHRS系统可以用来测量和跟踪飞机、直升机、无人机等的姿态和航向信息，以实现飞行器的导航、自动控制和姿态稳定等功能。
陀螺仪原理——精选推荐
How Gyroscopes WorkA gyroscope is a device for measuring or maintaining orientation , based on the principles of angular momentum . Mechanically, a gyroscope is a spinning wheel or disk in which the axle is free to assume any orientation.译：Within mechanical systems or devices, a conventional gyroscope is a mechanism comprising a rotor journaled to spin about one axis, the journals of the rotor being mounted in an inner gimbal or ring; the inner gimbal is journaled for oscillation in an outer gimbal for a total of two gimbals.译：The outer gimbal or ring, which is the gyroscope frame, is mounted so as to pivot about an axis in its own plane determined by the support. This outer gimbal possesses one degree of rotational freedom and its axis possesses none. The next inner gimbal is mounted in the gyroscope frame (outer gimbal) so as to pivot about an axis in its own plane that is always perpendicular to the pivotal axis of the gyroscope frame (outer gimbal). This inner gimbal has two degrees of rotational freedom.译：The axle of the spinning wheel defines the spin axis. The rotor is journaled to spin about an axis, which is always perpendicular to the axis of the inner gimbal. So the rotor possesses three degrees of rotational freedom and its axis possesses two. The wheel responds to a force applied about the input axis by a reaction force about the output axis.译：The behaviour of a gyroscope can be most easily appreciated by consideration of the front wheel of a bicycle. If the wheel is leaned away from the vertical so that the top of the wheel moves to the left, the forward rim of the wheel also turns to the left. In other words, rotation on one axis of the turning wheel produces rotation of the third axis.译：A gyroscope flywheel will roll or resist about the output axis depending upon whether the output gimbals are of a free- or fixed- configuration. Examples of some free-output-gimbal devices would be the attitude reference gyroscopes used to sense or measure the pitch, roll and yaw attitude angles in a spacecraft or aircraft.译：The centre of gravity of the rotor can be in a fixed position. The rotor simultaneously spins about one axis and is capable of oscillating about the two other axes, and, thus, except for its inherent resistance due to rotor spin, it is free to turn in any direction about the fixed point. Some gyroscopes have mechanical equivalents substituted for one or more of the elements. For example, the spinning rotor may be suspended in a fluid, instead of being pivotally mounted in gimbals. A control moment gyroscope (CMG) is an example of a fixed-output-gimbal device that is used on spacecraft to hold or maintain a desired attitude angle or pointing direction using the gyroscopic resistance force.译：In some special cases, the outer gimbal (or its equivalent) may be omitted so that the rotor has only two degrees of freedom. In other cases, the centre of gravity of the rotor may be offset from the axis of oscillation, and, thus, the centre of gravity of the rotor and the centre of suspension of the rotor may not coincide.译：。
陀螺仪(gyroscope)原理
内容MID中的传感器1加速计2陀螺仪3地磁传感器4MID中的传感器——已商用的传感器◆触摸屏◆摄像头◆麦克风（ST：MEMS microphones……）◆光线传感器◆温度传感器◆近距离传感器◆压力传感器（ALPS：MEMS气压传感器……）◆陀螺仪（MEMS）◆加速度传感器（MEMS）◆地磁传感器（MEMS）集成电路（Integrated Circuit，IC）把电子元件/电路/电路系统集成到硅片（或其它半导体材料）上。
微机械（Micro-Mechanics）把机械元件/机械结构集成到硅片（或其它半导体材料）上。
微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems，MEMS）MEMS = 集成电路+ 微机械陀螺仪（Gyroscope）•测量角速度•可用于相机防抖、视频游戏动作感应、汽车电子稳定控制系统（防滑）加速度传感器（Accelerometer）•测量线加速度•可用于运动检测、振动检测、撞击检测、倾斜和倾角检测地磁传感器（Geomagnetic sensor）•测量磁场强度•可用于电子罗盘、GPS导航陀螺仪+加速计+地磁传感器•电子稳像(EIS: Electronic Image Stabilization)•光学稳像(OIS: Optical Image Stabilization)•“零触控”手势用户接口•行人导航器•运动感测游戏•现实增强1、陀螺仪（角速度传感器）厂商：欧美：ADI、ST、VTI、Invensense、sensordynamics、sensonor日本：EPSON、Panasonic、MuRata、konix 、Fujitsu、konix、SSS国产：深迪2、加速度传感器（G-sensor）厂商：欧美：ADI、Freescale、ST、VTI、Invensense、Sensordynamics、Silicon Designs 日本：konix、Bosch、MSI、Panasonic、北陆电气国产：MEMSIC（总部在美国）3、地磁传感器（电子罗盘）厂商：欧美：ADI、Honeywell日本：aichi、alps、AsahiKASEI、Yamaha国产：MEMSIC（总部在美国）MID中的传感器——IPhone4陀螺仪：ST，L3G4200D加速计：ST，LIS331DLH地磁传感器：AsahiKASEI，AK8975MID 中的传感器1陀螺仪2加速计3地磁传感器4内容陀螺仪——概述传统陀螺仪绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。
AHRS姿态解算说明（加速度陀螺仪磁力计原理及原始数据分析）
AHRS姿态解算说明（加速度陀螺仪磁力计原理及原始数据分析）给51黑论坛的朋友们分享关于MPU6050的超好文章,介绍姿态解算的入门知识,非常通俗易懂.AHRS俗称航姿参考系统，AHRS由加速度计，磁场计，陀螺仪构成，AHRS的真正参考来自于地球的重力场和地球的磁场～～他的静态终精度取决于对磁场的测量精度和对重力的测量精度,而则陀螺决定了他的动态性能。
这就是AHRS～在这种前提下。
说明AHRS离开了地球这种有重力和磁场环境的时候是没法正常工作的～～本章旨在讲解以下内容1.加速度2.陀螺仪3.磁力计一直想写篇文章关于姿态解算原理的，使用尽量通俗的语句说明如何从加速度计和陀螺仪的数据，融合得到载体的姿态角。
无奈自己的水平有限，一直搁置。
淡泊以明志,宁静以致远.人总是要逼自己做些事，才过得心安理得。
那就拿点时间把这方面的资料整合一下吧。
这篇文章的大部分内容都不是本人原创的,感谢网络上无私奉献的人.在此介绍一下实验的姿态板,新一代的mini AHRS,采用STM32F103单片机进行姿态解算，板子上集成有1.MPU6050，三轴的加速度和陀螺仪2.HMC5883 三轴的磁力计3.BMP180 高精度气压高度计这些传感器都通过I2C接口连接到主控制器STM32.不需要额外的ADC电路,直接通过数字接口就可以读取传感器的当前输出.Mini AHRS硬件框图1 加速度计加速度计顾名思义,就是测量加速度的.那么,我们如何认识这个加速度呢?在此用一个盒子形状的立方体来做模型，认识加速度,如下,盒子内的图像。
如果我们把盒子形状的立方体放在一个没引力场的地方,球会保持在盒子的中间.你可以想象，这个盒子是在外太空，远离任何天体，很难找到这样的地方,就想象飞船轨道围绕地球飞，一切都是在失重状态下。
那么六个壁面感受到的压力都是0.如果我们突然将立方体向左侧移动（我们加快加速，1G =9.8米/ S ^ 2），皮球打在了墙上X-。
陀螺仪的工作原理
陀螺仪的工作原理陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。
人们根据这个道理,用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。
我们骑自行车其实也是利用了这个原理。
轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。
陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来,一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间。
然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统。
现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器，它是现代航空，航海，航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器，它的发展对一个国家的工业,国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义.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.自从上个世纪七十年代以来,现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。
1976年等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想，到八十年代以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。
由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件.和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。
现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种,它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。
塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在一个环形的通道中前进时，如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多.也就是说当光学环路转动时，在不同的前进方向上，光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。
利用这种光程的变化，如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度，这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪,如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉，也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度，就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。
陀螺仪工作原理
光束切断法
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度 检测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现 速度检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被 测物体以速度v行进时，它的前端在通过第一个检 测器的时刻，由于物体遮断光线而产生输出信号， 由这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物体到达 第二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由 检测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出 物体的行进速度。
2、超声多普勒法是怎样测量血液流动的?
利用多普勒效应制成的仪器有激 光多普勒测量仪、超声多普勒测量 仪等，具有精度高、非接触、不扰 乱流场、响应快、空间分辨率高、 使用方便的特点，广泛用于流速测 量、工业中钢板、铝材测量、医学 中血液循环监测、医学诊断等。
非接触测量可以克服由于机械磨 损和打滑造成的测量误差。
ki
ks
P
图4多普勒效应原理 f0 = c/λ , c 为光速， 为入射光波波长。 i i Ki表示平行于入射光波矢量的单位矢量； Ks表示平行于散射光波矢量的单位矢量 (Apparent frequency) 若P点以速度v ki远离光源，则对P点来说入射光的视在频率为：
接触辊法
接触辊式速度检测法是应用最广泛的一种方法。 如图1所示把旋转辊轮（测量辊）接触在行进的 物体上，被测物体以速度v行进并带动测量辊转 动．由测量辊的转速和周长求得物体的行进速度。
v r
图1 接触辊式速度测量 •可用于生产过程中的塑料板带、布、钢板带等速度检测。 •注意测量辊与被测物之间的滑移所造成的测量误差。
P静止时，入射光频率为：
fp =(c- v k )/λ，c- v k 入射波相对于P点的速度 i i i