什么是陀螺儀

陀螺儀早在上世紀(jì)初便開始被使用，早期作為尋北儀應(yīng)用于航海導(dǎo)航，后來被廣泛應(yīng)用于航空航天、飛機(jī)導(dǎo)航、控制等領(lǐng)域，以及包括石油鉆探、礦山隧道等在內(nèi)的特定工業(yè)領(lǐng)域。近年來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，陀螺儀在消費電子設(shè)備上扮演著越來越重要的角色，才逐漸被大眾所熟知。

根據(jù)測量原理的不同，陀螺儀可以大致分為機(jī)電式陀螺儀和光學(xué)陀螺儀兩類，其中機(jī)電式陀螺儀又可以分為轉(zhuǎn)子陀螺儀和振動陀螺儀。

1）階段：滾珠軸承支承陀螺

滾珠軸承支承陀螺使用軸承和滾珠支承轉(zhuǎn)子，二戰(zhàn)期間德國的V2使用的便是這種陀螺儀。然而由于滾珠軸承之間摩擦力矩過大，導(dǎo)致漂移誤差過大，達(dá)到1°/h到15°/h之間，無法滿足慣導(dǎo)系統(tǒng)的要求，已經(jīng)被淘汰。

2）第二階段：液浮和氣浮陀螺

液浮和氣浮陀螺發(fā)展于20世紀(jì)40年代末到50年代初。與階段不同的是，其利用大密度的液體或氣體取代機(jī)械作為支撐，從而有效降低摩擦力，極大提高了測量精度，1973年研制出的第三代液浮陀螺的漂移誤差已經(jīng)降低到0.000015°/h，同時具備尺寸較小的優(yōu)點，然而缺點是加工工藝要求高、成本高，較多應(yīng)用于海事及飛機(jī)導(dǎo)航。

3）第三階段：撓性陀螺

撓性陀螺發(fā)展于20世紀(jì)60年代。撓性陀螺將轉(zhuǎn)子改為撓性接頭來支撐，從而去除了支承軸上的摩擦干擾力矩，精度甚至達(dá)到0.01°/h到0.001°/h，屬于的中等精度陀螺。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、體積小、啟動快的優(yōu)勢，但是也面臨撓性接頭加工難度高、成品率低、存在疲勞及穩(wěn)定性問題、力學(xué)誤差較大、動態(tài)范圍小等問題。在2010年之前，世界范圍內(nèi)許多火箭仍采用動力調(diào)諧陀螺，例如我國長征一號箭采用氣浮陀螺，發(fā)展到長征二號火箭改為采用動力調(diào)諧陀螺，并于2015年正式退役，改為采用光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)。

4）第四階段：靜電陀螺、MEMS陀螺、激光陀螺和光纖陀螺等

第四階段主要指20世紀(jì)70年代之后發(fā)展起來的多種陀螺儀，主要包括靜電陀螺、MEMS陀螺、激光陀螺和光纖陀螺。