單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個(gè)自由度，共有兩個(gè)自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示，x、y、z分別為陀螺儀的三個(gè)周，x方向沒有自由度。轉(zhuǎn)子飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量H沿z軸方向。當(dāng)基座繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)或y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)框架具有隔離運(yùn)動(dòng)作用，轉(zhuǎn)子不會(huì)隨著基座的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)基座繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)框架軸有一對(duì)力F作用在內(nèi)框架軸的兩端，形成力矩M_x，方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒有該方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，力矩M_x使陀螺儀繞內(nèi)框架進(jìn)動(dòng)，沿y軸方向?？傊瑔巫杂啥韧勇輧x可敏感缺少自由度方向的角速度。陀螺儀可以測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)速度和角度，從而幫助確定物體的方向和位置。海南慣導(dǎo)廠家精選

光學(xué)陀螺儀，光學(xué)陀螺儀因其精度高、穩(wěn)定性高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是目前捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的主流產(chǎn)品，在市場(chǎng)中仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。激光陀螺儀近年來不斷朝著高精度、小型化、低成本的方向快速發(fā)展，但如何更有效地減小閉鎖效應(yīng)，更好地提升激光陀螺儀的精度仍是亟待突破的難題。光纖陀螺儀雖然晚于激光陀螺儀出現(xiàn)，但發(fā)展勢(shì)頭迅猛，美國、法國、俄羅斯和日本等發(fā)達(dá)國家，研制的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，滿足了不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需求，下階段，融合多種技術(shù)，從精度、穩(wěn)定性、體積和成本等方面提高光纖陀螺儀的整體性能，并采用有效手段克服外界環(huán)境的影響，將是光纖陀螺儀的重點(diǎn)研究方向。海南慣導(dǎo)廠家精選陀螺儀的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)導(dǎo)航、航空航天、智能設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。

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(dòng)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(duì)國家綜合定位、導(dǎo)航、授時(shí)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(duì)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)。

作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺，能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器，陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。陀螺儀在生活和特種領(lǐng)域都有重要作用。小到手機(jī)，大到衛(wèi)星，都能見到它的身影。飛行器姿態(tài)控制是陀螺特性的重要應(yīng)用，是定軸性的體現(xiàn)。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準(zhǔn)，道理很簡(jiǎn)單，飛行器在空中飛行過程中，不管姿態(tài)如何改變，垂直陀螺儀始終指向垂直方向不變，從而提供有關(guān)姿態(tài)角的信息。當(dāng)然，由于陀螺自身漂移和環(huán)境變化，需要修正裝置隨時(shí)校準(zhǔn)修正。機(jī)械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理，通過檢測(cè)陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來確定方向。

陀螺儀的基本部件有：(1) 陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動(dòng)方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，并見其轉(zhuǎn)速近似為常值)(2) 內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán)，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu))(3) 附件(是指力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等)?；绢愋停鶕?jù)框架的數(shù)目和支承的形式以及附件的性質(zhì)決定陀螺儀的類型有：三自由度陀螺儀(具有內(nèi)、外兩個(gè)框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在沒有任何力矩裝置時(shí)，它就是一個(gè)自由陀螺儀)。二自由度陀螺儀(只有一個(gè)框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)。陀螺儀可以抵抗外界干擾和振動(dòng)，提供穩(wěn)定可靠的測(cè)量結(jié)果。海南慣導(dǎo)廠家精選

陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)高精度的姿態(tài)控制，用于飛行器、導(dǎo)彈等的穩(wěn)定控制。海南慣導(dǎo)廠家精選

陀螺儀在現(xiàn)代科技中扮演著不可或缺的角色。從導(dǎo)航定位到穩(wěn)定控制，從虛擬現(xiàn)實(shí)到科學(xué)研究，陀螺儀的應(yīng)用范圍普遍且重要。隨著科技的不斷發(fā)展，陀螺儀的性能和應(yīng)用也將得到進(jìn)一步提升和拓展。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就是陀螺儀的一種應(yīng)用。例如，哈勃望遠(yuǎn)鏡，或用在水下潛艇的鋼制船體內(nèi)。由于陀螺儀所具有的精度，其也被用于維護(hù)隧道采礦方向的回轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀。[4] 陀螺儀還可用于制作陀螺羅盤，用以補(bǔ)充或替代普通載具、船舶、飛機(jī)或空間飛船中使用的磁羅盤，或者輔助自行車、摩托車和船舶的穩(wěn)定性，同時(shí)也可以用作慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分。微機(jī)電陀螺儀在智能手機(jī)等電子消費(fèi)品中很受歡迎。海南慣導(dǎo)廠家精選