三轴陀螺仪是什么

何为陀螺仪
   
在了解三轴陀螺仪之前，我们先知道陀螺仪为何物。
   
利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置即为陀螺仪。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。我们通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。它是由苍蝇的后翅（退化为平衡棒）仿生得来。这里指的是单轴陀螺仪，并非iPhone 4中的三轴陀螺仪。从数字上我们也能够得知，iPhone 4中的陀螺仪有着独到之处。
   
在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，我们在孩童时代玩的陀螺就是典型的例子。陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。
   
 我们现在常接触的便是电子式的陀螺仪，有压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪等，并且还可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。

三轴陀螺仪的定义

三轴陀螺仪：同时测定6个方向的位置，移动轨迹，加速。 单轴的只能测量一个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而3轴的一个就能替代三个单轴的。3轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好，是激光陀螺的发展趋势。 ipad2配备，iphone4也有。

三轴陀螺仪的作用

顾名思义，陀螺仪，就是用陀螺做的仪器。陀螺的特点是旋转的时候非常稳定，其转轴不容易改变方向。利用这个特性，制造出陀螺仪，用途广泛。比如，可以用陀螺仪给飞机火箭轮船导航。

所谓三轴，就是指在空间里的长宽高三个方向。把陀螺仪安装在这种可以在三个方向任意偏转的架子上，就不受飞机火箭等飞行姿态的影响。比如我国古代有一种小香炉，就是这种三轴的结构，点上香放在衣服里，无论人做什么动作，即使倒立，香灰都不会洒出来。

三轴陀螺仪感应器安装在手机上，利用它的稳定特性可以玩一些需要做动作的游戏，比如第一人称射击游戏，需要动作模拟的保龄球游戏，第一人称赛车游戏等。

三轴陀螺仪的应用范围

角速传感器还有加速度传感器不一定是陀螺仪，也许是单纯的加速度计呢。飞机、轮船或导弹中的指示仪，其核心部分就是定向指示仪，它是一个装在能自由转向的小框架上的小飞轮（陀螺啦）。在这个装置中，轴承的摩擦力矩很小，可以忽略不计。另一方面，刚体结构高度对称，其质心集中在连杆中心处。这样，当飞轮绕自身对称轴高速转动时，无论如何改变框架的方位，其中心轴的空间取向都始终保持不变。（专业说法是：定向指示仪所受到的合外力矩为零，其角动量守恒）这是定向指示仪的重要特性。

在工程上，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。

三轴陀螺仪的分类

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。