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      一文讀懂三軸,六軸,MEMS陀螺儀(角速率傳感器)的區別

      作者:佚名    文章來源:網絡    點擊數:    更新時間:2023/8/17

      六軸陀螺儀傳感器 

      隨著現代科技的不斷發展,陀螺儀也被應用到越來越多的領域和行業,例如我們常見紙飛機等飛行類游戲,賽車類游戲等。以陀螺儀為核心的慣性制導系統就被廣泛應用于航空航天,今天的導彈里面依然有這套東西,而隨著需求的刺激,陀螺儀也在不斷進化。單純的從陀螺儀的定義來看,陀螺儀是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設計出來的,,但是其中陀螺儀包含的零件卻是很多的,而且陀螺儀也分三軸陀螺儀和六軸陀螺儀,兩者之間到底有何區別,帶著這些疑問,我們一起走進今天的文章內容:

      1.、陀螺儀的基本部件:

      1、陀螺轉子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并見其轉速近似為常值)。

      2、內、外框架(或稱內、外環,它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構)。

      3、附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。

      陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。

      2.三軸陀螺儀和六軸儀的區別

      三軸陀螺儀是分別感應Roll(左右傾斜)、Pitch

      隨著現代科技的不斷發展,陀螺儀也被應用到越來越多的領域和行業,例如我們常見紙飛機等飛行類游戲,賽車類游戲等,其中以陀螺儀為核心的慣性制導系統就被廣泛應用于航空航天,單純的從陀螺儀的定義來看,陀螺儀是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設計出來的,但是其中陀螺儀包含的零件卻是很多的,也分三軸陀螺儀和六軸陀螺儀,九軸陀螺儀幾者之間到底有何區別:

      三軸陀螺儀 

      圖為三軸陀螺儀

      1.陀螺儀的基本部件:

      1、陀螺轉子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并見其轉速近似為常值)。

      2、內、外框架(或稱內、外環,它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構)。

      3、附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。

      陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。

      單軸陀螺儀 

      圖為單軸陀螺儀

      2.三軸陀螺儀和六軸儀的區別

      三軸陀螺儀是分別感應Roll(左右傾斜)、Pitch(前后傾斜)、Yaw(左右搖擺)的全方位動態信息,6軸陀螺儀是指三軸加速器(三軸加速器就是感應XYZ(立體空間三個方向,前后左右上下)軸向上的加速)和三軸陀螺儀合在一起的稱呼。

      簡單的說,6軸具備3軸的功能,而且六軸相對來說還要高級一點,三軸加速器是檢測橫向加速的,三軸陀螺儀是檢測角度旋轉和平衡的,合在一起稱為六軸傳感器。

      3.六軸的區別和九軸陀螺儀的區別

      所謂的六軸陀螺儀叫六軸動作感應器比較合適是三軸陀螺儀和加速計的合稱 如果有三軸陀螺儀也有加速計那就具有六軸動作感應。

      三軸陀螺儀 

      圖為三軸陀螺儀

      而九軸感測組件是:三軸加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁強計,然后歐拉角加四元數數據融合,陀螺儀的原理,陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設計出來的。陀螺儀一旦開始旋轉,由于輪子的角動量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。

      陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。

      定軸性:當陀螺轉子以高速旋轉時,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩定不變,即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉子軸向的力量。這種物理現象稱為陀螺儀的定軸性或穩定性

      進動性:當轉子高速旋轉時,若外力矩作用于外環軸,陀螺儀將繞內環軸轉動;若外力矩作用于內環軸,陀螺儀將繞外環軸轉動。其轉動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性就是我們所說的陀螺儀的進動性。

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      MEMS陀螺儀(角速率傳感器)

      傳統的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀,機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高,結構復雜,它的精度受到了很多方面的制約。而我們現在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,它精度并不如前面說到的光纖和激光陀螺儀,需要參考其他傳感器的數據才能實現功能,但其體積小、功耗低、易于數字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產,非常適合手機、汽車牽引控制系統、醫療器材這些需要大規模生產的設備。

      MEMS陀螺儀是目前比較常見的,也是我們所說的集機械元素、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統,主要是利用 coriolis 定理,將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比的直流電壓信號,其核心部件通過摻雜技術、光刻技術、腐蝕技術、LIGA技術、封裝技術等批量生產的。

      MEMS陀螺儀的主要特點:

      1、體積小、重量輕,其邊長都小于 1mm,器件核心的重量僅為1.2mg。2、成本低。

      3、可靠性好,工作壽命超過 10 萬小時,能承受1000g 的沖擊。4、測量范圍大。

      Tags:陀螺儀,傳感器,三軸,六軸  
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