陀螺仪测量公布时间

1994年，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。

《石油名词》第一版。 2100433B

自陀螺仪问世以来，因其具有不受制于任何外界信息而能测量出载体姿态信息的能力而被应用在航空、航天、航海等领域中。随着社会的进步，惯性技术的不断发展，以陀螺仪为核心器件的测量系统己从传统的军用市场走向广阔的民用市场。发展陀螺仪及其相关技术，一直是各国重点研究的内容之一，也成为衡量一个国家科技水平和军事实力的重要标志之一。除了不断开发新型陀螺仪以外，对已有的陀螺仪通过技术革新，提高精度、降低成本也具有重要的现实意义。虽然静电陀螺仪和液浮陀螺仪具有很高的精度，但是结构复杂，价格昂贵，应用不是广泛；而目前在研究的固体陀螺仪技术还不成熟，存在较多的技术难点要突破，要想达到更高的精度、更广泛的应用还需要投入大量的几力和财力进行探索和研究。相比较而言由于气体的粘度比液体粘度小，气体轴承具有摩擦阻力小、功耗低、转速高、无污染等优点，采用气体润滑的高速轴承能够提高仪表的可靠性、寿命和精度，气体润滑轴承的这些优点，使得它非常适合于惯性器件的制作，而且相对于已有的气浮陀螺仪来说有进一步提高精度、降低成本、简化结构、减小体积的可能。

通过相容性条件统一了狭缝气膜和球面润滑气膜，采用三角形有限单元划分统一后的气膜，以小扰动法为基础将陀螺轴承内的气膜压力分解为静态压力和动态压力两部分，通过迦辽金加二阶微分降为一阶微分，以降低对插值函数连续性的要求，根据气体流量守恒方程和稳态压力方程求解气膜内的稳态压力，进而求得动态压力和陀螺轴承气膜的动态特性系数，并分析陀螺仪轴承结构参数对动态性能的影响规律。以陀螺仪轴承转子的动态性能参数为基础，根据陀螺仪转子的运动方程，得到陀螺轴承转子稳定运转时的临界稳定性方程，进而求得用临界质量来表示陀螺仪转子稳定运转的稳定性判据。根据此判据，分析陀螺仪轴承各结构参数对稳定性的影响规律，结合气体陀螺轴承的静态承载性能，对陀螺仪转子结构进行多目标优化设计，以其得到具有较高的静态承载性能和动态稳定性的结构。为了陀螺仪能够稳定运转，减小由不平衡量引起的机械漂移误差，必须对陀螺仪转子进行平衡。本文针对新型结构的陀螺仪转子存在球心位置难以确定，质心不在转子实体上的特点，提出了辅助件初始静平衡气浮单摆精密静平衡动平衡的思路和方法，解决了该结构类型陀螺仪转子的平衡问题 。

振动陀螺仪音叉振动陀螺仪

音叉振动陀螺仪又称音叉谐振陀螺仪。它利用音叉端部的振动质量被基座带动旋转时的哥氏效应来敏感角速度。从功能上看，它属于单轴速率陀螺仪。

音叉的双臂在激振装置的激励下做相向和相背交替的往复弯曲运动，音叉两端部的质量就做相向和相背交替的往复直线运动。激振装置保证了音叉做等幅振荡运动，双臂振荡的幅值相等，而相位恰好相反。

音叉振动陀螺仪的哥氏效应可以用下图来说明，由于相对运动和牵连运动的相互影响，音叉端部两个质点均具有哥氏加速度，并受到哥氏惯性力的作用。当音叉端部的质点做相向运动时，其哥氏加速度大小为

两个质点的哥氏惯性力矢量在xoz平面上，由此对音叉中心轴形成转矩，即哥氏惯性力矩，其大小为

其中s为音叉两端质点与y轴的垂直距离，方向如图1中所示。

若音叉两端部的质点做相背运动时，则相对速度、哥氏速度、哥氏加速度、哥氏惯性力和哥氏惯性力矩都和图中的方向相反。

除了音叉端部两质点有上述现象外，音叉两臂上所有对称位置上的质点都会出现上述哥氏效应，所以整个音叉的哥氏惯性力矩应当通过积分来求得，通过积分输出的结果便可以反推出角速度信息。

振动陀螺仪壳体振动陀螺仪

壳体振动陀螺仪利用轴对称壳的振动质量在角速度作用下的哥氏效应而工作。在这种陀螺仪中，哥氏效应所导致的结果是振动波形相对基座的偏转。

壳体振动陀螺仪的核心部分是谐振壳体或称谐振子，利用谐振子振型相对基座的偏转来度量基座相对惯性空间的旋转。振型偏转方向与基座转动方向相反，振型偏转角度

谐振子振型的偏转通过哥氏加速度和哥氏惯性力从得到，也即通过谐振子在角速度作用下的哥氏效应得到相应的谐振子振型的偏转角度，由此便可以从壳体振动陀螺仪输出信息中反推出角速度信息。

振动陀螺仪微机械振动陀螺仪

微机械振动陀螺仪是固态的角速度传感器，以压电杯结构设计测量 coriolis 力.保证陀螺仪输出和角速度成正比的高精度电压信号。其一般测量范围 为0- 1500°/s ，单极或两极的输出电压可供选择使用。