寻北仪的种类及其原理

一种经典的机械转子陀螺，曾经是高精度惯性导航领域的核心技术，也被称为挠性陀螺。

动力调谐陀螺 ，全称应为动力调谐挠性陀螺 。它是一种利用精密挠性接头 支撑高速转子，并通过动力效应抵消该接头弹性约束，从而在转子与驱动轴之间实现近乎"无约束"自由转动的双自由度陀螺仪。

简单说，它的核心目标是：用机械的、无摩擦的方式，让高速旋转的转子"悬浮"起来，使其能敏感基座在空间中的角运动。

挠性接头 ：这是最核心的创新 。它通常由两对互相垂直的、极薄的弹性挠性杆（或环）组成，连接在驱动轴和转子之间。这个接头允许转子相对于驱动轴在两个正交方向 上产生微小的角偏转，就像一个"万向节"，但它不是轴承，而是靠材料弹性变形。

光纤陀螺 是一种基于萨格纳克效应 的光学角速度传感器 。它利用在闭合光路中相向传播的两束激光，通过检测它们因系统旋转而产生的相位差，来精确测量角速度。本质上，它是一个光学干涉仪。

这是FOG的物理基础，可以类比理解：

在FOG中，"跑道"就是由光纤绕制而成的多匝线圈 。光的速度是恒定的，旋转导致两束光的光程不同，从而产生光程差 ，并最终转化为可测量的干涉相位差。

关键公式：萨格纳克相移 ΔΦ = (4πRL / (λc)) * Ω

结论：相位差 ΔΦ 正比于 Ω 和光纤总长度 L。这就是为什么FOG需要通过绕制很长的光纤（数百米到数千米）来获得高灵敏度。

一种基于萨格纳克效应 的光学角速度传感器 。它利用在闭合环形谐振腔中相向传播的两束激光，通过检测它们因系统旋转而产生的谐振频率差 ，来精确测量角速度。本质上，它是一个光学振荡器。

它和光纤陀螺物理基础相同，但实现路径和测量对象有本质区别。

1. 萨格纳克效应再理解：系统旋转会导致环形光路中顺、逆时针两束光的光程不同。

2. 激光陀螺的独特之处------谐振条件：

3. 旋转导致频率分裂：

关键公式：Δf = (4A / (λL)) * Ω

核心洞察 ：激光陀螺不直接测量相位差，而是测量由相位差导致的频率差 。输出是一个与Ω成正比的脉冲信号 （每个脉冲对应一个固定的角度增量，如1角秒/脉冲），本质上是一个数字积分陀螺，非常适合数字系统。

高精度航空导航、战略级应用，比光纤精度高。

全称微机电系统陀螺仪 ，是一种利用科里奥利力 效应，通过半导体微加工技术 在硅片上制造的微型角速度传感器。它的尺寸仅为毫米甚至更小级别，是典型的 "芯片级"陀螺。

驱动模态 ：陀螺内部有一个可活动的质量块 （称为"振子"或"驱动质量"），通过静电力或其他方式，使其在一个固定平面内 做高频往复振动（称为参考振动 或驱动振动）。这个振动速度是已知的。
- 类比：想象一个在桌面上高速来回滑动的小球。
感知旋转------科里奥利力的产生：
- 当芯片（整个传感器）绕与驱动振动方向垂直的轴 旋转时，旋转的参考系中会产生一个虚拟力------科里奥利力。
- 这个力的方向垂直于驱动速度方向和旋转轴方向，遵循右手定则。
- 结果：科里奥利力会迫使质量块在垂直于驱动方向 的另一个平面内产生一个微小的振动（称为感应振动 或感知振动）。
- 类比：当桌面（芯片）开始旋转时，滑动的小球会受到一个侧向力，开始向侧面滑动。
测量与解算：
- 感应振动的振幅与输入的角速度Ω 和 驱动振动速度 成正比。
- 通过测量这个感应振动的振幅（通常利用电容变化来检测），就可以精确计算出外部施加的角速度。