什么是陀螺仪
陀螺仪是指能够测量运动物体的角度、角速度和角加速度的装置，因此又被称为角速度传感器，用于感测和维持方向。 早期陀螺仪的核心部件是安装在万向支架中高速旋转的转子，转子同时可绕垂直于自转轴的一根轴或两根轴进动。当转子开始旋转时，由于转轮的角动量，转子具有保持运动方向不变的趋势。具体来看，体现为陀螺仪的定轴性和进动性。定轴性是指陀螺转子在高速旋转时保持自转轴指向稳定不变，进动性是指陀螺转子在高速旋转时，受到除自转轴以外的其他轴向的外力后，陀螺的转动角速度方向将与外力矩作用方向互相垂直。人们利用这些特性制成用于探测运动物体运动方向的工具，并将其命名为陀螺仪。 来随着技术的进步，光电、微电机等技术逐渐被引入到陀螺仪的研制当中，测量原理不断变化，其中原有的转子结构也被取代，但陀螺仪的名称一直沿用下来。 陀螺仪的发展与分类 陀螺仪早在上世纪初便开始被使用，早期作为寻北仪应用于航海导航，后来被广泛应用于航空航天、飞机导航、导弹控制等军工领域，以及包括石油钻探、矿山隧道等在内的特定工业领域。近年来随着技术的不断进步，陀螺仪在消费电子设备上扮演着越来越重要的角色，才逐渐被大众所熟知。 根据测量原理的不同，陀螺仪可以大致分为机电式陀螺仪和光学陀螺仪两类，其中机电式陀螺仪又可以分为转子陀螺仪和振动陀螺仪。 1）第一阶段：滚珠轴承支承陀螺 滚珠轴承支承陀螺使用轴承和滚珠支承转子，二战期间德国著名的V2导弹使用的便是这种陀螺仪。然而由于滚珠轴承之间摩擦力矩过大，导致漂移误差过大，达到1°/h到15°/h之间，无法满足惯导系统的要求，已经被淘汰。 2）第二阶段：液浮和气浮陀螺 液浮和气浮陀螺发展于20世纪40年代末到50年代初。与第一阶段不同的是，其利用大密度的液体或气体取代机械作为支撑，从而有效降低摩擦力，极大提高了测量精度，1973年研制出的第三代液浮陀螺的漂移误差已经降低到0.000015°/h，同时具备尺寸较小的优点，然而缺点是加工工艺要求高、成本高，较多应用于海事及飞机导航。 3）第三阶段：挠性陀螺 挠性陀螺发展于20世纪60年代。挠性陀螺将转子改为挠性接头来支撑，从而去除了支承轴上的摩擦干扰力矩，精度甚至达到0.01°/h到0.001°/h，属于公认的中等精度陀螺。具有结构简单、成本低、体积小、启动快的优势，但是也面临挠性接头加工难度高、成品率低、存在疲劳及稳定性问题、力学误差较大、动态范围小等问题。在2010年之前，世界范围内许多火箭仍采用动力调谐陀螺，例如我国长征一号箭采用气浮陀螺，发展到长征二号火箭改为采用动力调谐陀螺，并于2015年正式退役，改为采用光纤陀螺惯导系统。 4）第四阶段：静电陀螺、MEMS陀螺、激光陀螺和光纤陀螺等
第四阶段主要指20世纪70年代之后发展起来的多种陀螺仪，主要包括静电陀螺、MEMS陀螺、激光陀螺和光纤陀螺。