陀螺仪的工作原则是根据旋转轴的方向旋转在没有外力来影响时,它不会改变。人们根据这个原因,用它来可以保持方向性制造出来的东西就是陀螺仪。比如我们在骑自行车实际上是按照这个原则的。车轮快变得更不容易跌倒,因为车轴有一股保持水平的力量。在陀螺仪时,要给他一个力,使它旋转起来,及快速转动,一般可达到每分钟几十万转,工作时间特别长。然后使用多种方法可以读取轴指出的方向,并自动将信号传输给控制系统。通过控制系统的分析,就可以很轻松得到当前方向,被广泛应用于航空、航海、航天和国防工业等领域。
陀螺仪主要有机械式陀螺仪、光纤式陀螺仪、环式激光陀螺仪、mems陀螺仪、集成式振动陀螺仪等,其中光纤式陀螺仪又分为干式陀螺仪和谐振陀螺仪两种。现在分别介绍如下:
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。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。本文本只是初步介绍了陀螺仪的工作原理,随着科技的进步,中国也能自己制造陀螺了,命名为“动芯”。mems陀螺仪等