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陀螺仪是一种用于测量角度以及维持方向的设备,在飞行游戏,体育类游戏和视角类射击等游戏中,可以完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。其实,在我们的手机等电子产品中的陀螺仪并不长这个样子。它和加速传感器一样也是一个微电子元件,利用科里奥利力,通过连续震动的振子在旋转系统中的运动偏移,改变电路状态,引起相关电参
三轴光纤陀螺
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视频作者:廊坊市航新仪器仪表有限公司
陀螺仪是一种用于测量角度以及维持方向的设备,在飞行游戏,体育类游戏和视角类射击等游戏中,可以完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。其实,在我们的手机等电子产品中的陀螺仪并不长这个样子。它和加速传感器一样也是一个微电子元件,利用科里奥利力,通过连续震动的振子在旋转系统中的运动偏移,改变电路状态,引起相关电参数的变化,从而可以反映出左右倾斜、前后倾斜和左右摇摆等运动情况。三轴光纤陀螺可以准确地确定运动物体的方位的仪器,它在现代航空,航海,航天工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪,而机械 式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,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。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。光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。
陀螺仪是一种能够准确地确定运动物体的方位的仪器,光纤陀螺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。光纤陀螺仪是基于萨格奈克(Sagnac)效应的一种光学陀螺仪。光纤陀螺仪的基本原理如图所示,它由光源、光检测器、分束器和光纤线圈等组成。光纤陀螺仪具有很高的精度和灵敏度。现在光纤陀螺仪已经达到0.01度/hr。三轴光纤陀螺具有很大的设计灵活性,可以满足各种不同的应用需求,全固态结构,可靠性高,是真正静音的陀螺,具有质量轻、体积小、成本低、精度高、可靠性高等优势,已经逐步取代其他类型的陀螺。


光纤陀螺具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力;绕制的光纤较长,使检测灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级;无机械
传动部件,不存在磨损问题,因而具有较长的使用寿命;易于采用集成光路技术,信号稳定,且可直接用数字输出,并与计算机接口联接;通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数,可以实现不同的精度,并具有较宽的动态范围;相干光束的传播时间短,因而原理上可瞬间启动,无需预热;可与环形激光陀螺一起使用,构成各种惯导系统的传感器,尤其是捷联式惯导系统的传感器;三轴光纤陀螺结构简单、价格低,体积小、重量轻。陀螺仪输出的是角速度,要通过积分才能获得角度,但是即使在零输入状态时,陀螺仪仍是有输出的,它的输出是白噪声和慢变随机函数的叠加,受此影响,在积分的过程中,必然会引进累计误差,积分时间越长,误差就越大。这时候,便需要加速度传感器的加入,利用加速度传感器来对陀螺仪进行校正。由于加速度传感器可以利用力的分解原理,通过重力加速度在不同轴向上的分量来判断倾角。同时,它没有积分误差,所以加速度传感器在相对静止的条件下,可以有效校正陀螺仪的误差。但在运动状态下,加速度传感器输出的可信度就要下降,因为它测量的是重力和外力的合力。


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