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第3章振动陀螺仪简介PPT课件
稳定输出。
08.08.2020
7
§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（1）石英音叉的基本结构
几何尺寸也是要考虑的问题。几何 尺寸（晶片的长度、宽度、厚度） 决定了音叉振动的频率特性。音叉 的弯曲振动模式决定了它工作在低 频区，已见报道的石英音叉工作频 率在10-40kHz。 最复杂的问题是它的电极设计，包 括电极结构、电极位置、电极面积、 电极引线布局等等。
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§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（3）性能指标
• 标度因数稳定性及其线性度：
QRS具有良好的标度因数稳定性和线性度，大量的测试 结果已经证明，其线性度在运行过程中约在10-5量级，比同 类转子陀螺仪还要好得多。
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§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（3）性能指标
• 动态特性：
与转子陀螺仪不同，QRS的动态性能主要由同步解调电 路决定。带宽与满刻度量程无关，超过100Hz。若采用专 用集成电路降噪，更有利于提高增益和带宽。
08.08.2020
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§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（3）性能指标
• 振动与环境条件：
QRS在高振动环境下仍具有优良性能。振动误差小于 0.003º/sg-1。
08.08.2020
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§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（1）石英音叉的基本结构
主要部件就是石英音叉，其 结构虽然较为简单，但电极的结 构、几何尺寸等设计方案多种多 样。
设计时首先考虑石英晶片的
切型。既要充分利用石英晶体的
压电常数，以获得最大的灵敏度，
陀螺仪原理PPT课件
.
3
.
4
.
5
微分（速率）陀螺仪工作原理
• 当载体绕Y轴有角速度ω时，载体将在Y轴上产生力 矩My。在My的作用下，使陀螺仪做趋向外力矩的 进动，即陀螺仪绕X轴转过β角，此时弹簧会在X轴 产生力矩，同理弹簧力矩
又使陀螺仪产生绕Y轴的进
动。随着β角增大，弹簧力
矩也逐渐增大。稳态时，
弹簧力矩所造成的进动角人人网仅提供信息存储空间仅对用户上传内容的表现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
陀螺仪原理
.
1
• 凡是绕回转体的对称高速旋转的物体都可称为 陀螺。
• 把高速旋转的陀螺安 装在一个悬挂装置上， 使陀螺主轴在空间具有 一个或两个转动自由度 ，就构成了陀螺仪。
• 陀螺仪有两个最主要的特征——稳定指向性和 进动性。
.
2
• 稳定指向性（定轴性）：当转子绕其主轴 高速旋转是，不论陀螺仪的底座如何倾斜 或摇摆，陀螺仪主轴将在惯性空间保持方 位不变。
• 进动性：在外力矩的作用下，陀螺仪主轴 转动方向与外力矩方向垂直，叫做陀螺仪 的进动性。即若外力矩施加于外环轴，陀 螺仪将绕内环轴转动，施加于内环轴将绕 外环轴转动。
速度和旋转角速度一致，
此时弹簧力矩kβ与陀螺力
矩Hω相平衡，可得：
H
.
6
k
积分（转角）陀螺仪工作原理
• 积分陀螺仪时用来测量运动体转角的单自由度陀 螺仪。
• 当载体绕Y轴有角速度ω时，载体将在Y轴上产生 力矩My。在My的作用下，使陀螺仪做趋向外力矩 的进动，当框架有转
.
动角速度 时，阻尼装
置将产生一个与其成正
比的阻尼力矩Mc。当
最新第3章振动陀螺仪简介
压电晶体振动陀螺仪
双轴速率传感器（DART） 多功能传感器
2021/1/16
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2
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§3.1 石英音叉陀螺仪
又称石英音叉速率传感器：Quartz Rate Sensor，QRS
在音叉振动陀螺和压电晶体陀螺仪基础上逐渐发展出 现的一种小型固态惯性器件。
二 结构与性能
（2）驱动与检测电路
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§3.1 石英音叉陀螺仪
二 结构与性能
（3）性能指标
• 满刻度输出：
由于信号处理器可以控制传感器的测量范围和信号带宽，因 此完全依赖控制电路的增益来实现不同的满刻度量程。采用专 用集成电路，可以在标定时通过外加元件调整测量范围。目前 的测量范围在±5—5000度/秒。
第三章 振动陀螺仪简介
2021/1/16
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1
____________
振动陀螺仪
叉形振子振动陀螺仪
石英速率传感器（QRS） 微机械石球谐振陀螺仪（HRG） 固态角速率传感器（START）
对检测电路的基本要求是有足够的灵敏度和信噪比。经放大、 滤波后，在基准频率上同步解调后输出。多数集成电路是双极 性电路，有时还采用数字跟踪滤波器对出现在通带中被检波的 次级谐波加以抑制，以提高基频信号信噪比。
2021/1/16
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微机械陀螺仪的基本工作原理、主要特点及应用情况 ppt课件
5. 国内硅微机电陀螺仪加速度敏感性普遍偏大
PPT课件
6/13
1.3 研究现状与研究意义
目前，微机械陀螺仪还属于中、低精度范畴，它们 的研制成功将投入更多的军事和商业应用。尤其在军 事方面，通过采用微机械陀螺仪技术，可以把制导、 导航和控制引入以前未能考虑的一些武器系统中，典 型的如各种制导炮弹和弹丸。
由于硅材料固有的温度敏感性，需要对硅微陀螺仪的 温度特性作特别处理。
PPT课件
13/13
内容提要
1. 概述
2.基本工作原理 3.主要特点
4.应用情况
PPT课件
14/13
4. 应用情况
PPT课件
15/13
Thank you!
PPT课件
工方式等
PPT课件
5/13
1.2 微机械陀螺技术 与国外的差距
1. 国内硅微机电陀螺技术在设计理论研究上和国外 存在差距
2. MEMS工艺条件和国外相比存在较大的差距，产 品加速度敏感性普遍偏大
3. 微弱信号检测及专用集成电路水平和国外相比存 在较大的差距
4. 国内硅微机电陀螺仪的工程化水平和国外相比存 在较大的差距
PPT课件
7/13
内容提要
1. 概述
2.基本工作原理
3.主要特点 4.应用情况
PPT课件
8/13
2. 基本工作原理
基于哥氏效应工作
Ω 敏感轴
PPT课件
9/13
检 测 运 动
动 运 动 驱
2. 基本工作原理
框架式微机械振动陀螺仪结构形式
PPT课件
10/13
2. 基本工作原理
框架式微机械振动陀螺仪的控制系统框图
体微机械加工表面机械加工和liga加工方式等11国内硅微机电陀螺技术在设计理论研究上和国外存在差距mems工艺条件和国外相比存在较大的差距产品加速度敏感性普遍偏大微弱信号检测及专用集成电路水平和国外相比存在较大的差距国内硅微机电陀螺仪的工程化水平和国外相比存在较大的差距国内硅微机电陀螺仪加速度敏感性普遍偏大12目前微机械陀螺仪还属于中低精度范畴它们的研制成功将投入更多的军事和商业应用
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1.3 研究现状与研究意义
目前，微机械陀螺仪还属于中、低精度范畴，它们 的研制成功将投入更多的军事和商业应用。尤其在军 事方面，通过采用微机械陀螺仪技术，可以把制导、 导航和控制引入以前未能考虑的一些武器系统中，典 型的如各种制导炮弹和弹丸。
由于硅材料固有的温度敏感性，需要对硅微陀螺仪的 温度特性作特别处理。
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内容提要
1. 概述
2.基本工作原理 3.主要特点
4.应用情况
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4. 应用情况
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Thank you!
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工方式等
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1.2 微机械陀螺技术 与国外的差距
1. 国内硅微机电陀螺技术在设计理论研究上和国外 存在差距
2. MEMS工艺条件和国外相比存在较大的差距，产 品加速度敏感性普遍偏大
3. 微弱信号检测及专用集成电路水平和国外相比存 在较大的差距
4. 国内硅微机电陀螺仪的工程化水平和国外相比存 在较大的差距
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内容提要
1. 概述
2.基本工作原理
3.主要特点 4.应用情况
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2. 基本工作原理
基于哥氏效应工作
Ω 敏感轴
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检 测 运 动
动 运 动 驱
2. 基本工作原理
框架式微机械振动陀螺仪结构形式
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2. 基本工作原理
框架式微机械振动陀螺仪的控制系统框图
体微机械加工表面机械加工和liga加工方式等11国内硅微机电陀螺技术在设计理论研究上和国外存在差距mems工艺条件和国外相比存在较大的差距产品加速度敏感性普遍偏大微弱信号检测及专用集成电路水平和国外相比存在较大的差距国内硅微机电陀螺仪的工程化水平和国外相比存在较大的差距国内硅微机电陀螺仪加速度敏感性普遍偏大12目前微机械陀螺仪还属于中低精度范畴它们的研制成功将投入更多的军事和商业应用
陀螺仪工作原理 ppt课件
当二自由度陀螺底座绕垂直于X轴与Z轴成 角 的轴以角速度 旋转时．则将有陀螺力矩Mg 作用于框架上，陀螺力矩Mg为：
Mg Hsin
陀螺仪工作原理
三自由度陀螺结构原理如图所示。 三自由度陀螺具有以下主要特性：
1)定轴性 2)进动性 3)无惯性
(2)微分陀螺仪作用原理
图中标注直角坐标系Oxyz，X轴沿框 架轴旋转方向。Y轴称为陀螺仪的输 入轴。因为微分陀螺仪就是测量它 的壳体绕Y轴转动的角速度，故又 称为测量轴。Z0的方向为主轴起始 位置，即当＝0时，Z轴应与Z0重合。
4. 加速度积分法和位移微分法
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。
速度、转速、加速度测量
陀螺仪工作原理
速度测量
速度 测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Linear Velocity Rotary speed：revolutions per minute (r.p.m.) Angular Velocity
2n 陀螺仪工作原理
皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞 行体的测速。图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞 止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面 包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管 的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管 对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压 力 pt，而具有静压孔的外管感受静压力 ps。
Mg Hsin
陀螺仪工作原理
三自由度陀螺结构原理如图所示。 三自由度陀螺具有以下主要特性：
1)定轴性 2)进动性 3)无惯性
(2)微分陀螺仪作用原理
图中标注直角坐标系Oxyz，X轴沿框 架轴旋转方向。Y轴称为陀螺仪的输 入轴。因为微分陀螺仪就是测量它 的壳体绕Y轴转动的角速度，故又 称为测量轴。Z0的方向为主轴起始 位置，即当＝0时，Z轴应与Z0重合。
4. 加速度积分法和位移微分法
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。
速度、转速、加速度测量
陀螺仪工作原理
速度测量
速度 测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Linear Velocity Rotary speed：revolutions per minute (r.p.m.) Angular Velocity
2n 陀螺仪工作原理
皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于船舶和飞 行体的测速。图6为皮托管测流速原理图，图中所示从滞 止点一直到压力表液面上的空间是一个内管，在它的外面 包着外管，且与压力表的另一个液面上的空间相通，外管 的壁上开有小孔，就是静压孔。在测量时，只要把皮托管 对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能感受全压 力 pt，而具有静压孔的外管感受静压力 ps。
《陀螺》ppt课件优秀版
《陀螺》ppt课件优秀版目录•陀螺基础知识•陀螺仪结构与工作原理•陀螺仪在航空航天领域应用•陀螺仪在航海领域应用•陀螺仪在陆地交通领域应用•陀螺仪在其他领域应用及前景展望01陀螺基础知识陀螺定义与原理陀螺定义陀螺是一种基于角动量守恒原理工作的装置，具有定轴性和进动性两大基本特性。
陀螺原理当陀螺受到外力作用时，其自转轴将绕某一固定点（支点）作进动，且进动角速度与外力矩成正比，而与陀螺的转动惯量成反比。
陀螺分类及应用领域陀螺分类根据工作原理和结构特点，陀螺可分为机械陀螺、光学陀螺、微机械陀螺和原子陀螺等。
应用领域陀螺在航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学等领域有着广泛的应用，如惯性导航、姿态控制、稳定平台、精密测量等。
陀螺发展历程及现状发展历程从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和原子陀螺，陀螺技术经历了漫长的发展历程，不断向着更高精度、更小体积、更低成本的方向发展。
现状目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，其中光纤陀螺和MEMS陀螺具有代表性。
同时，原子陀螺作为新一代高精度陀螺技术，正在逐步走向实用化。
02陀螺仪结构与工作原理高速旋转的对称刚体，是陀螺仪的核心部件。
陀螺转子内、外框架附件系统支撑陀螺转子的结构，实现陀螺仪的空间定向和进动。
包括驱动装置、测量装置等，用于驱动陀螺转子旋转并测量其输出信号。
030201陀螺仪基本结构组成陀螺仪工作的基本原理，即在没有外力矩作用时，陀螺转子的角动量保持不变。
角动量守恒定律当陀螺转子受到外力矩作用时，其角动量方向将发生改变，从而产生进动现象。
进动性由于陀螺转子的质量分布不均匀或制造误差等原因，导致其绕自身对称轴旋转时产生的微小摆动。
章动性陀螺仪工作原理剖析机械陀螺仪光学陀螺仪激光陀螺仪MEMS陀螺仪不同类型陀螺仪特点比较结构简单、成本低廉，但精度和稳定性较差。
利用激光干涉原理工作，具有高精度、高稳定性、快速启动等优点，但成本较高且对环境要求较高。
基于光学原理工作，精度高、稳定性好，但成本较高。
2024年度-20陀螺课件(共33张PPT)pptx
微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）技术是一种基于 微米/纳米级别加工技术，将微型传感器、执行器、控制器等集成于一体的系统 技术。
MEMS技术发展趋势
随着MEMS技术的不断发展，其应用领域不断拓展，同时向着更高性能、更低功 耗、更小体积的方向发展。
5
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺，陀螺技术经历了不断的发 展和创新。
现状
目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时，随着人工智能、物联网等技术的发展，陀螺的应用领域也在不断 扩展。
6
02 陀螺仪结构与工 作原理 7
陀螺仪基本结构组成
手段提高陀螺仪的测量精度和稳定性。
10
03 光学陀螺技术及 应用 11
光学陀螺概述及分类
01
02
03
光学陀螺定义
利用光学原理测量角速度 的装置。
光学陀螺分类
根据测量原理不同，可分 为干涉式、谐振式和受激 布里渊散射式等。
光学陀螺应用领域
航空、航天、航海、兵器 等领域中的导航、制导和 控制等。
12
的需求。
22
06 未来发展趋势与 挑战 23
新型陀螺技术研究方向
光学陀螺技术
利用光学原理，研究高精 度、高稳定性的光学陀螺 ，提高测量精度和抗干扰 能力。
微机电陀螺技术
通过微纳加工技术，制造 微型化、低功耗的陀螺仪 ，满足便携式设备和微型 飞行器等领域的需求。
原子陀螺技术
基于原子干涉原理，研究 高灵敏度、高分辨率的原 子陀螺，为高精度导航和 定位提供技术支持。
利用光学谐振腔的旋转多普勒效应，通过测量谐振腔中顺时针和 逆时针传播的两束光的频率差来检测角速度。
MEMS技术发展趋势
随着MEMS技术的不断发展，其应用领域不断拓展，同时向着更高性能、更低功 耗、更小体积的方向发展。
5
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺，陀螺技术经历了不断的发 展和创新。
现状
目前，光学陀螺和微机械陀螺已成为主流，具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时，随着人工智能、物联网等技术的发展，陀螺的应用领域也在不断 扩展。
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02 陀螺仪结构与工 作原理 7
陀螺仪基本结构组成
手段提高陀螺仪的测量精度和稳定性。
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03 光学陀螺技术及 应用 11
光学陀螺概述及分类
01
02
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光学陀螺定义
利用光学原理测量角速度 的装置。
光学陀螺分类
根据测量原理不同，可分 为干涉式、谐振式和受激 布里渊散射式等。
光学陀螺应用领域
航空、航天、航海、兵器 等领域中的导航、制导和 控制等。
12
的需求。
22
06 未来发展趋势与 挑战 23
新型陀螺技术研究方向
光学陀螺技术
利用光学原理，研究高精 度、高稳定性的光学陀螺 ，提高测量精度和抗干扰 能力。
微机电陀螺技术
通过微纳加工技术，制造 微型化、低功耗的陀螺仪 ，满足便携式设备和微型 飞行器等领域的需求。
原子陀螺技术
基于原子干涉原理，研究 高灵敏度、高分辨率的原 子陀螺，为高精度导航和 定位提供技术支持。
利用光学谐振腔的旋转多普勒效应，通过测量谐振腔中顺时针和 逆时针传播的两束光的频率差来检测角速度。
陀螺PPT课件
当陀螺仪相对于地球静止时 ，其敏感轴与地球重力加速 度平行分量重合，此时陀螺 仪输出为零。
当陀螺仪绕地球旋转时，其 敏感轴与地球重力加速度平 行分量之间产生夹角，通过 测量这个夹角可以计算出陀 螺仪相对于地球的角度变化 。
角度测量通常采用加速度计 或倾斜传感器等技术，将重 力加速度分量转换为电信号 进行测量。
成本问题
光纤陀螺仪的制造成本较 高，难以在低端市场广泛 应用。
原子陀螺仪技术展望与挑战
超高精度测量
原子陀螺仪有望实现超高精度的角速度测量，满足高精度导航等应用需求。
长期稳定性好
原子陀螺仪具有长期稳定性好的特点，适用于长时间连续工作的场景。
原子陀螺仪技术展望与挑战
• 无机械运动部件：原子陀螺仪无需机械运动部件，具有更高的 可靠性和寿命。
大动态范围
光纤陀螺仪具有较大的动态范围，适用于高速旋转等应用场 景。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
• 抗干扰能力强：光纤陀螺仪对外部干扰具有较强 的抵抗能力，保证了测量结果的稳定性。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
光源稳定性问题
光纤陀螺仪对光源的稳定 性要求较高，需要采取特 殊措施进行保障。
光纤环圈制造难度
高精度光纤环圈的制造难 度较大，限制了光纤陀螺 仪的进一步发展。
工作原理
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将 绕某一定点（称为极点）作进动，且 进动角速度与外力矩成正比，而与陀 螺的转动惯量成反比。
陀螺仪组成与结构
组成
陀螺仪主要由转子、支承系统、 驱动系统、测量系统和控制系统 等组成。
结构
陀螺仪的结构形式多种多样，根 据支承方式的不同可分为液浮式 、气浮式、挠性式、静电式和磁 悬浮式等。
未来发展趋势预测与展望
惯性元件陀螺仪加速计简介PPT课件
• 重锤式加速度计存在诸多问题，比如质量块与底座有摩擦力，对质量块的运动难 以精确约束(左右摇摆)，输出信号检测和对质量块的力反馈都有困难。
• 液浮摆式加速度计的结构与液浮二自由度积分陀螺相似，只是在浮筒内没有转子， 相对于支撑中心有一偏心质量块。
第43页/共52页
2.6 加速度计-6
a M a Lma I M M a
2.1 陀螺仪概述-6
• 20世纪20年代，陀螺仪开始应用于航空领域，测量飞机的姿态角； • 地平仪，建立水平基准； • 航向仪，建立方
位基准；
第7页/共52页
2.1 陀螺仪概述-7
• 1944 年，德国开始向英国发射V-1和V-2导弹，这 两种导弹上首次成功应用了陀螺仪；
第8页/共52页
2.1 陀螺仪概述-8
第47页/共52页
2.6 加速度计-10
• 加速度计是测量元件中最重要最精密的元 件之一，对其精度要求极高。因为要对加 速度进行两次积分，得到位置信号，所以 如果对加速度的测量结果有误差，经过两 次积分，误差会累积，尤其对于长期工作 的系统误差会更严重。
第48页/共52页
2.6 加速度计-11
第49页/共52页
• 机械式转子陀螺转子的机械旋转必须依靠支撑，所以支撑技术是机械式转子陀螺 的关键技术，陀螺的性能指标越高，支撑技术就越复杂，成本也就越高，这是机 械转子式陀螺的局限性；
第36页/共52页
2.5 新型陀螺仪-5
• 激光陀螺和光纤陀螺的出现是惯性技术的一场大革命，光学陀螺和机械转子陀螺 的工作原理有本质的区别，它们分别服从解释微观世界的量子力学和解释宏观世 界的牛顿力学；
2.4 二自由度陀螺仪应用-1
• 把三自由度陀螺 仪的外框架与弹 体固连，就成为 二自由度陀螺仪， 能敏感绕其缺少 自由度轴方向的 角运动。
• 液浮摆式加速度计的结构与液浮二自由度积分陀螺相似，只是在浮筒内没有转子， 相对于支撑中心有一偏心质量块。
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2.6 加速度计-6
a M a Lma I M M a
2.1 陀螺仪概述-6
• 20世纪20年代，陀螺仪开始应用于航空领域，测量飞机的姿态角； • 地平仪，建立水平基准； • 航向仪，建立方
位基准；
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2.1 陀螺仪概述-7
• 1944 年，德国开始向英国发射V-1和V-2导弹，这 两种导弹上首次成功应用了陀螺仪；
第8页/共52页
2.1 陀螺仪概述-8
第47页/共52页
2.6 加速度计-10
• 加速度计是测量元件中最重要最精密的元 件之一，对其精度要求极高。因为要对加 速度进行两次积分，得到位置信号，所以 如果对加速度的测量结果有误差，经过两 次积分，误差会累积，尤其对于长期工作 的系统误差会更严重。
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2.6 加速度计-11
第49页/共52页
• 机械式转子陀螺转子的机械旋转必须依靠支撑，所以支撑技术是机械式转子陀螺 的关键技术，陀螺的性能指标越高，支撑技术就越复杂，成本也就越高，这是机 械转子式陀螺的局限性；
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2.5 新型陀螺仪-5
• 激光陀螺和光纤陀螺的出现是惯性技术的一场大革命，光学陀螺和机械转子陀螺 的工作原理有本质的区别，它们分别服从解释微观世界的量子力学和解释宏观世 界的牛顿力学；
2.4 二自由度陀螺仪应用-1
• 把三自由度陀螺 仪的外框架与弹 体固连，就成为 二自由度陀螺仪， 能敏感绕其缺少 自由度轴方向的 角运动。
《陀螺》PPT优秀课件(2024)
复杂环境适应性
在复杂环境中（如隧道、城市峡谷等），陀螺仪能够弥补GPS信号 丢失的不足，确保无人驾驶车辆的稳定导航。
自主导航能力
陀螺仪为无人驾驶车辆提供自主导航能力，使其能够在无外部信号干 扰的情况下实现精确导航和定位。
2024/1/24
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05
陀螺仪在其他领域应用拓展
2024/1/24
19
虚拟现实技术
2024/1/24
列车定位与导航
陀螺仪与全球卫星导航系 统（GNSS）等结合，为 高速铁路列车提供精确的 定位和导航服务。
列车自动驾驶辅助
陀螺仪在高速铁路列车自 动驾驶系统中发挥重要作 用，协助实现列车的自动 控制和调度。
17
无人驾驶车辆导航与定位系统
导航定位精度提升
陀螺仪与其他传感器（如GPS、惯性测量单元等）融合，提高无人 驾驶车辆的导航定位精度。
陀螺仪可实时跟踪用户头部姿态和位置变化，将虚拟信息准确地 叠加到真实场景中。
场景融合
利用陀螺仪数据，可将虚拟物体与真实场景进行无缝融合，提升 用户体验。
互动体验
陀螺仪增强了用户在增强现实环境中的沉浸感和互动性，使体验 更加自然和流畅。
21
机器人自主导航技术
姿态稳定
陀螺仪可帮助机器人保持稳定的姿态和平衡，实 现在复杂环境中的自主移动。
中的稳定性，提高命中精度。
抗干扰能力
基于陀螺仪的导弹制导系统具有 较强的抗干扰能力，能够在复杂 电磁环境下正常工作，确保导弹
的命中率和作战效果。
2024/1/24
9
卫星姿态控制系统
01
卫星姿态测量
陀螺仪能够精确测量卫星的姿态角速度和加速度，为卫星提供准确的姿
态信息，确保卫星在轨运行的稳定性和安全性。
在复杂环境中（如隧道、城市峡谷等），陀螺仪能够弥补GPS信号 丢失的不足，确保无人驾驶车辆的稳定导航。
自主导航能力
陀螺仪为无人驾驶车辆提供自主导航能力，使其能够在无外部信号干 扰的情况下实现精确导航和定位。
2024/1/24
18
05
陀螺仪在其他领域应用拓展
2024/1/24
19
虚拟现实技术
2024/1/24
列车定位与导航
陀螺仪与全球卫星导航系 统（GNSS）等结合，为 高速铁路列车提供精确的 定位和导航服务。
列车自动驾驶辅助
陀螺仪在高速铁路列车自 动驾驶系统中发挥重要作 用，协助实现列车的自动 控制和调度。
17
无人驾驶车辆导航与定位系统
导航定位精度提升
陀螺仪与其他传感器（如GPS、惯性测量单元等）融合，提高无人 驾驶车辆的导航定位精度。
陀螺仪可实时跟踪用户头部姿态和位置变化，将虚拟信息准确地 叠加到真实场景中。
场景融合
利用陀螺仪数据，可将虚拟物体与真实场景进行无缝融合，提升 用户体验。
互动体验
陀螺仪增强了用户在增强现实环境中的沉浸感和互动性，使体验 更加自然和流畅。
21
机器人自主导航技术
姿态稳定
陀螺仪可帮助机器人保持稳定的姿态和平衡，实 现在复杂环境中的自主移动。
中的稳定性，提高命中精度。
抗干扰能力
基于陀螺仪的导弹制导系统具有 较强的抗干扰能力，能够在复杂 电磁环境下正常工作，确保导弹
的命中率和作战效果。
2024/1/24
9
卫星姿态控制系统
01
卫星姿态测量
陀螺仪能够精确测量卫星的姿态角速度和加速度，为卫星提供准确的姿
态信息，确保卫星在轨运行的稳定性和安全性。
《陀螺》PPT教学课件完美版(2024)
个人房屋买卖合同范本最新甲方（出卖人）：姓名：___________________身份证号：_____________________联系方式：______________家庭住址：______________乙方（买受人）：姓名：___________________身份证号：_____________________联系方式：______________家庭住址：______________鉴于甲方是房屋合法所有人，乙方有意购买该房屋，双方在平等、自愿、公平的基础上，就房屋买卖事宜达成以下协议：一、房屋基本情况1. 房屋坐落地址：_______________________________；2. 房屋结构类型：_______________________________；3. 房屋建筑面积：_______________________________；4. 房屋附属设施：____________________________________________________。
二、买卖条件1. 房屋价格：双方商定，房屋总价为人民币（大写）_______________________元整（￥_______元）。
2. 付款方式：乙方应按照以下方式支付房款：（1）本合同签订之日，乙方支付定金人民币（大写）__________元整（￥_____元）给甲方；（2）房屋过户手续办理完毕后，乙方支付余款人民币（大写）____________元整（￥______元）。
3. 税费承担：甲乙双方按照国家和地方有关规定，各自承担相关税费。
4. 房屋交付：甲方应于本合同签订之日起______天内，将房屋交付给乙方。
三、甲方保证1. 甲方保证所售房屋没有产权纠纷，不存在债权债务问题；2. 甲方保证已如实陈述房屋权属状况、附属设施及维修情况；3. 甲方保证所售房屋符合国家及所在区域的相关政策和规定。
四、乙方责任1. 乙方应按照约定时间支付房款；2. 乙方应配合甲方办理房屋过户手续；3. 乙方应按时接收房屋，并完成房屋交接手续。
振动陀螺ppt课件
J c k Tm cosnt
选取ω n = ω 0（固有频率） 有稳态响应：
n
2ms0 xm
c
sin 0t
角位移由传感器检测， 输出电压的幅值：
Um
ku
2ms0 xm
c
K
K 输出标度因数
输入、输出为线性关系5
微型振动陀螺、压电陀螺
微电子和微机械(Micro-Mechanics)结合的产物 对压电石英晶体光刻和化学蚀刻
振动陀螺仪 概述
机械陀螺：基于牛顿力学原理
转子陀螺：三浮、静电， 制造工艺复杂、成本高
振动陀螺：
原理：利用高频振动的质量在被基 座带动旋转时产生的苛氏加速度
特点：结构简单、体积小、重量轻、 可靠性高、承载能力大、性能稳定、 成本低 发展： 1940s-50s，美国研制音叉陀螺 1960s 美国压电振动陀螺（通用）
2
音叉振动陀螺 质点苛氏分析
音叉两端质量各 m / 2 设某瞬间二者的相向速度为 v 距离中心轴线瞬时距离为 s 基座绕中心轴以ω 旋转
苛氏加速度（大小和方向）
ac 2 v
苛氏惯性力（大小和方向）
Fc
(m / 2) 2
v
m 3
v
音叉振动陀螺 简化音叉模型
苛氏惯性力矩（大小和方向）
Fc
2 m
2
v
mxm n
c os n t
4
音叉振动陀螺 动力方程
苛氏惯性力矩
T 2sFc 2(s0 x) mxm n cosnt
2ms0 xm n cosnt Tm cosnt
假设音叉对中心轴的转动惯量为 J，阻力系数为 c，扭转刚 度为 k，音叉绕中心轴的角位移为θ ，可导出动力学方程
振动陀螺仪 概述
假设音叉对中心轴的转动惯量为 J，阻力系数为 c，扭转刚 度为 k，音叉绕中心轴的角位移为θ ，可导出动力学方程
c k T cos t J m n
选取ω n = ω 0（固有频率） 有稳态响应：
角位移由传感器检测， 输出电压的幅值
2ms 0 xm n sin 0t c 2m s0 xm U m ku K c
核心部分：谐振子（Resonator, 一端约束一端开口的薄壁壳体）， 半球形或圆柱形
壳体谐振陀螺 分解\振型\分布图
谐振子：材料、尺寸、 连接、槽口、表面；激 振、四波腹振型 力发生器：环形、离 散；环形提供谐振所需 能量；离散形成振型。 16 个离散电极，激振力 分布及随动。
陀螺分解图 谐振子振型图 力发生器和传感器分布图
振型偏转分析 椭圆1圆
各位置的速度 各位置的苛氏力 质量环原来形变趋势 苛氏力产生形变趋势 两种趋势的综合
振型偏转分析 圆椭圆2
各位置的速度 各位置的苛氏力 质量环原来形变趋势
苛氏力产生形变趋势
两种趋势的综合
振型偏转分析 椭圆2 圆
各位置的速度
各位置的苛氏力
质量环原来形变趋势 苛氏力产生形变趋势 两种趋势的综合 总结：每一次变形过程 振型相对基座的偏转都是 和基座转动方向相反
振动陀螺仪 概述
机械陀螺：基于牛顿力学原理 转子陀螺：三浮、静电， 制造工艺复杂、成本高 1970s后，美国研制壳体 谐振陀螺 1980s初，大规模集成电 路工艺，研制微型振动陀 螺（Sperry，Draper） 精度： 音叉、压电、微机械： 精度较低（战术导弹、车 辆、坦克、雷达） 壳体谐振陀螺：精度较 高，可达惯性级，是光学 陀螺仪的竞争者。
传感器：电容式、检 测波形偏转， 8 个电极， 振型对电极输出的影响。
c k T cos t J m n
选取ω n = ω 0（固有频率） 有稳态响应：
角位移由传感器检测， 输出电压的幅值
2ms 0 xm n sin 0t c 2m s0 xm U m ku K c
核心部分：谐振子（Resonator, 一端约束一端开口的薄壁壳体）， 半球形或圆柱形
壳体谐振陀螺 分解\振型\分布图
谐振子：材料、尺寸、 连接、槽口、表面；激 振、四波腹振型 力发生器：环形、离 散；环形提供谐振所需 能量；离散形成振型。 16 个离散电极，激振力 分布及随动。
陀螺分解图 谐振子振型图 力发生器和传感器分布图
振型偏转分析 椭圆1圆
各位置的速度 各位置的苛氏力 质量环原来形变趋势 苛氏力产生形变趋势 两种趋势的综合
振型偏转分析 圆椭圆2
各位置的速度 各位置的苛氏力 质量环原来形变趋势
苛氏力产生形变趋势
两种趋势的综合
振型偏转分析 椭圆2 圆
各位置的速度
各位置的苛氏力
质量环原来形变趋势 苛氏力产生形变趋势 两种趋势的综合 总结：每一次变形过程 振型相对基座的偏转都是 和基座转动方向相反
振动陀螺仪 概述
机械陀螺：基于牛顿力学原理 转子陀螺：三浮、静电， 制造工艺复杂、成本高 1970s后，美国研制壳体 谐振陀螺 1980s初，大规模集成电 路工艺，研制微型振动陀 螺（Sperry，Draper） 精度： 音叉、压电、微机械： 精度较低（战术导弹、车 辆、坦克、雷达） 壳体谐振陀螺：精度较 高，可达惯性级，是光学 陀螺仪的竞争者。
传感器：电容式、检 测波形偏转， 8 个电极， 振型对电极输出的影响。
陀螺仪的发展及应用 ppt课件
8 PPT 课件
8
分类与原理
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，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。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现 干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽 度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以 它所要求的光源必须有很好的单色性。
7 PPT 课件
7
现代仪器
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。光纤陀螺仪具有结构紧 凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，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。
8
分类与原理
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，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。从这个简单的介绍可以看出，干涉式陀螺仪在实现 干涉时的光程差小，所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽 度，而谐振式的陀螺仪在实现干涉时，它的光程差较大，所以 它所要求的光源必须有很好的单色性。
7 PPT 课件
7
现代仪器
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。光纤陀螺仪具有结构紧 凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，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。
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