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微机械陀螺仪概述和发展目前陀螺仪在国内外依然处于比较热门的领域，各国都投入了大量财力物力。
国外已经开始致力于高精度的陀螺仪的研究，我国正处于追赶阶段。
MEMS 微机械陀螺在汽车导航、工业控制、、消费电子、移动应用、航空航天等领域得到了广泛的应用。
由于陀螺仪芯片体积小（1-10毫米），所以其研究难点重点在于结构设计、加工制造、封装和性能、成品率、成本等方面。
标签：陀螺仪；科氏效应；发展1 陀螺仪分类分析陀螺仪种类多，原理也不尽相同，通过对陀螺仪的分析，加强对各个种类陀螺仪的了解和认识，选取分类号为G01C19/56下的微机械陀螺进行分析，2006年版本IPC分类表中只有G01C19/56，随着振动陀螺仪的发展，单一的分类号已经不能满足陀螺仪分类的需求，在2012年IPC修订中增添G01C19/56下14个分类号以及G01C19/57下的12个分类号。
2 微机械陀螺概述当前，研究和开发微纳米级的微机电系统和专用微型仪表，包括传动件、智能材料、执行器以及微纳米传感器等已成为很多领域的热门课题。
随着微机械结构的出现和发展，航天航空微系统时代将伴随而来，微机械结构技术的发展，为未来宇航、飞行、导弹等高端航空航天飞行器的设计提供更精确的服务和很大的发挥空间。
2.1 微机械陀螺仪种类微机械陀螺仪属于一种振动式角速率传感器，用于测量旋转速度或旋转角或加速度，作为重要的惯性器件，具有质量轻、体积小、稳定性高、功耗低、精度高、性能优等诸多优点。
MEMS 陀螺分类方式有多种。
选取其中较为基础的几种进行介绍。
2.2 陀螺种类介绍（1）固体微陀螺。
2006 年，日本Hyogo大学在期刊上发表了了一种新型的压电振动固态微陀螺，该陀螺仪结构较简单，仅仅由一个带电极的锆钛酸铅（PZT）长方体构成。
它利用PZT的逆压电效应激振，以第29 阶纵向谐振模态作为参考线振动，利用压电效应检出角速率信号。
在2009 年，国内的上海交通大学[2-3]率先开展了对于该种新型固态陀螺的研究，陈文元申请的压电微固体模态陀螺采用带质量块的陀螺，在振动模态下，压电体上各点沿着轴向振动，轴向上相对两个棱边同为拉伸或压缩运动，相邻两个棱边的对应点运动方向相反，利用这种形式的振动作为压电微固体模态陀螺的工作振动模态，由于哥氏角速度效应，压电体上的压电电势发生变化，检测质量块上的压电体电压变化，即得出加速度。
MEMS陀螺仪技术原理_三轴陀螺仪技术原理MEMS是什么呢？MEMS（Micro Electro Mechanical systems，微电子机械系统）是建立在微米/纳米技术基础上的前沿技术，其是一种可对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。
它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一整体单元的微型系统。
与传统的利用角动量守恒原理的陀螺仪相比，MEMS陀螺仪使用了不同的工作原理。
传统的陀螺仪是一个不停转动的物体，其转轴的指向不随承载它的支架旋转而变化。
要把这样一个不停转动的没有支撑的能旋转的物体用微机械技术在硅片衬底上加工出来，显然难上加难。
为此，MEMS陀螺仪在基于传统陀螺仪特性的基础上利用科里奥利力来实现了设备的小型化。
科里奥利力（Coriolis force）也就时常说的哥里奥利力、科氏力，它是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述，其来自于物体运动所具有的惯性，由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力就是这样的代表，地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。
MEMS陀螺仪是科里奥利力的最常见应用，MEMS陀螺仪利用科里奥利力（旋转物体在径向运动时所受到的切向力），旋转中的陀螺仪可对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。
为了产生这种力，MEMS 陀螺仪通常安装有两个方向的可移动电容板，径向的电容板加震荡电压迫使物体作径向运动，横向的电容板测量由于横向科里奥利运动带来的电容变化。
这样，MEMS陀螺仪内的陀螺物体在驱动下就会不停地来回做径向运动或震荡，从而模拟出科里奥利力不停地在横向来回变化的运动，并可在横向作与驱动力差90的微小震荡。
这种科里奥利力好比角速度，所以由电容的变化便可以计算出MEMS陀螺仪的角速度。
三轴角速度与旋转速率成正比以意法半导体的MEMS陀螺仪为例，其核心元件是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制运转（音叉机制的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动，当音叉开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，音叉开关的这些变化由智能电路来进行检测，处理并将之转换为一个开关信号）。
mems陀螺仪原理
mems陀螺仪是一种基于微电子机械系统（MEMS）技术的陀
螺仪，其原理是利用惯性力和Coriolis效应来测量物体的旋转
角度。
mems陀螺仪通常由一个微小的敏感元件和一个驱动元件组成。
敏感元件用于感知物体的旋转运动，而驱动元件则用于提供驱动力。
这两者共同工作，使得mems陀螺仪能够准确测量物体
的旋转角度。
敏感元件通常由微小的振动体构成，它们被放置在一个微小的腔体内。
当物体发生旋转时，惯性力作用在振动体上，导致其发生位移。
这个位移随着旋转角速度的增加而增加，从而可以用来测量旋转角度的大小。
同时，驱动元件可以通过施加振动力来保持敏感元件的振动。
这种振动力可以通过微小的电极施加，从而实现对振动体的控制。
通过控制驱动元件的振动频率和振动幅度，可以确保敏感元件在操作范围内保持稳定的振动状态。
在mems陀螺仪中，Coriolis效应起到了关键的作用。
当敏感
元件振动时，由于物体的旋转，振动体会感受到一个由Coriolis力引起的横向力，这个力与振动方向垂直。
通过测量
这个横向力的大小，可以确定物体的旋转角速度。
综上所述，mems陀螺仪通过利用惯性力和Coriolis效应，结
合微电子机械系统技术，实现对物体旋转角度的准确测量。
它
在航空航天、汽车导航、智能手持设备等应用领域有着广泛的应用。
MEMS陀螺仪概况介绍MEMS陀螺仪是一种运用微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）技术制造的陀螺仪。
MEMS陀螺仪的发展与传统机械陀螺仪相比，具有体积小、重量轻、功耗低、精度高、成本低等优势，因此在无线通信、导航定位、智能手机、游戏机、航空航天等领域得到了广泛的应用。
从原理上来说，MEMS陀螺仪是利用陀螺效应进行测量的。
根据陀螺效应，当陀螺体受到力矩作用时，会产生旋转运动，并随着陀螺体的旋转方向发生改变。
MEMS陀螺仪利用微加工技术制造出微小的陀螺体结构，通过测量陀螺体旋转的角速度来反映外界的力矩。
MEMS陀螺仪的核心部件是微机电系统传感器芯片。
该芯片由陀螺体、补偿机构和信号处理器组成。
陀螺体采用微机电技术制造，通常由微小的旋转结构和驱动电极组成。
补偿机构可以校正陀螺仪在使用过程中的误差，如温度漂移、震动干扰等。
信号处理器对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，最终输出测量结果。
MEMS陀螺仪主要应用于姿态控制、导航定位和惯性测量等领域。
在无人机、无线通信基站和汽车电子中，MEMS陀螺仪可以感知设备的姿态变化，并通过控制其他执行器实现稳定的定位和姿态控制。
在导航定位系统中，MEMS陀螺仪结合其他传感器如加速度计和磁力计，可以提供高精度的导航定位信息。
在惯性测量领域，MEMS陀螺仪可以用于测量物体的转动角速度，如飞行器的姿态角速度、旋转仪的角速度等。
然而，MEMS陀螺仪也存在一些挑战与局限性。
首先，由于微加工技术的限制，MEMS陀螺仪的测量范围和分辨率相对较小。
其次，由于设备内部结构的微小化，MEMS陀螺仪对温度变化和震动的敏感度较高，容易产生误差。
此外，MEMS陀螺仪在长时间运行过程中，由于不可避免的温度漂移和机械疲劳等因素，测量精度也会逐渐下降。
为了克服这些局限性，研究人员提出了一系列改进措施。
例如，通过增加补偿机构和算法优化，可以有效降低温度漂移和震动干扰对MEMS陀螺仪测量精度的影响。
微机电陀螺仪原理微机电陀螺仪是一种基于微机电系统技术的传感器，用于测量和检测物体的角速度和角位移。
它利用了微机电系统中的微小机械结构和运动原理，具有高精度、高灵敏度、低功耗等特点。
微机电陀螺仪的工作原理是基于角动量守恒定律和回转稳定原理。
当物体发生旋转时，其角动量会发生变化，微机电陀螺仪通过测量这种变化来得到角速度和角位移的信息。
微机电陀螺仪的核心部件是一对微机电陀螺仪感应器。
这些感应器通常由一些微小的机械结构组成，如微型悬臂梁或微型挠性结构。
当物体发生旋转时，这些微小的机械结构会受到惯性力的作用，产生微小的变形。
微机电陀螺仪通过测量这种微小的变形来判断物体的旋转情况。
微机电陀螺仪通常采用差动运动的方式进行工作。
它包括两个相互垂直的感应器，分别用于测量物体绕两个垂直轴的旋转情况。
当物体绕其中一个轴旋转时，感应器之间会产生微小的差异，微机电陀螺仪通过测量这种差异来计算物体的角速度和角位移。
微机电陀螺仪通常还会配备一些辅助装置，如放大器、滤波器和数据处理器等。
放大器用于放大感应器输出的微小信号，滤波器用于滤除噪声和干扰信号，数据处理器用于对测量结果进行处理和分析。
这些辅助装置可以提高微机电陀螺仪的性能和稳定性。
微机电陀螺仪在许多领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，微机电陀螺仪可以用于导航、姿态控制和飞行稳定等方面。
在汽车领域，微机电陀螺仪可以用于车辆稳定控制和动态平衡等方面。
在工业生产中，微机电陀螺仪可以用于机器人控制和精确定位等方面。
微机电陀螺仪是一种基于微机电系统技术的传感器，用于测量和检测物体的角速度和角位移。
它通过测量微小的机械结构变形来获取旋转信息，并通过差动运动方式进行工作。
微机电陀螺仪具有高精度、高灵敏度和低功耗等特点，广泛应用于航空航天、汽车和工业等领域。
针对原子、分子和电子等的极小化研究，尺度特征为微米、纳米甚至皮米，研究手段以扫描隧道显微镜为代表。
这其中，微型化是近二三十年自然科学和工程技术发展的一个重要趋势，而微纳米技术的研究则推动了这一领域的蓬勃发展。
微电子机械系统(Micro．Electro—Mechanical Systems，简称MEMS)是微纳米技术研究的一个重要方向，是继微电子技术以后在微尺度研究领域中的又一次革命。
MEMS是指将微结构的传感技术、致动技术和微电子控制技术集成为一体，形成同时具有“传感一计算(控制)—-执行”功能的智能微型装置或系统。
MEMS的加工尺寸在微米量级，系统尺寸在毫米量级。
它的学科交叉程度大，其研究已延伸至机械、材料、光学、流体、化学、医学、生物等学科，技术影响遍及包括各种传感器件、医疗、生物芯片、通信、机器人、能源、武器、航空航天等领域。
MEMS的发展源于集成电路，但又有所区别：MEMS能够感知物理世界中的各种信息，并由计算单元对信息进行处理，再通过执行器对环境实施作用与控制。
微型化是MEMS的一个重要特点，但不是唯一特点。
首先，MEMS不仅体积小、重量轻，同时具有谐振率和品质因子高、能量损失小等特点。
其次，可批量加工特点大大降低了MEMS产品成本：若借助于MEMS器件库，MEMS的设计将更加灵活，重用率更高。
最后，强大的计算能力是MEMS系统实现信息采集、处理、控制的关键，充分利用集成电路的计算优势将会拓展MEMS在智能控制等领域的应用。
随着微电子技术和微机械加工技术的发展及振动陀螺仪的出现，使人们制造出微小型惯性元器件的梦想成为了现实。
在微观尺寸生产领域制造技术革命性的发展，使得小型元器件的尺寸突破了一个又一个极限。
如扫描隧道显微镜，可以实现原子分辨率；电子束、离子束、X 射线束制造技术，可以使器件的特征线宽做到100．250埃：分子工程也与常规的平面工艺密切地结合起来。
由于这些技术及相关技术的不断发展，使微小型制造业推进到了微米／纳米的水平。
关于微陀螺仪的原理及应用1. 简介微陀螺仪是一种用于测量和检测角速度和角位置的微型惯性传感器。
它基于陀螺效应原理，利用微电子加工和微机电系统（MEMS）技术制造而成。
微陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低、响应速度快等特点，广泛应用于航空航天、导航仪器、车载系统、智能手机等领域。
2. 原理微陀螺仪的工作原理基于陀螺效应，即当一个物体在转动时，会产生一个力矩，使物体保持转动。
微陀螺仪利用这一原理来测量角速度和角位置。
微陀螺仪通常由两个相互垂直的振荡器构成，一个用于测量x轴角速度，另一个用于测量y轴角速度。
当微陀螺仪受到外界作用力或角速度时，振荡器会产生微小的振荡，其振荡的频率与外界作用力或角速度成正比。
微陀螺仪会通过测量这些振荡器的频率变化来计算角速度和角位置。
3. 应用微陀螺仪具有广泛的应用前景，在许多领域发挥重要作用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 导航与定位微陀螺仪在导航与定位系统中有着广泛的应用。
例如，无人机、导弹等需要精确控制姿态的设备中，微陀螺仪可以通过测量姿态角速度和角位置来实现精确的飞行控制。
同时，在车载导航系统中，微陀螺仪可以用来检测车辆的转弯动作，从而提供更准确的导航信息。
3.2 智能手机和可穿戴设备微陀螺仪被广泛应用于智能手机和可穿戴设备中。
智能手机中的陀螺仪可以检测和监测设备的姿态、方向和运动状态，为用户提供更加智能化和沉浸式的交互体验。
同时，可穿戴设备中的陀螺仪可以用来监测用户的运动和活动状态，实现计步、睡眠监测等功能。
3.3 航空航天微陀螺仪在航空航天领域有着广泛的应用。
例如，航天器中的姿态控制系统通常需要使用微陀螺仪来实现姿态的测量和控制。
此外，微陀螺仪还可以用于飞机的导航和飞行控制系统中，提供准确的飞行姿态和位置信息。
3.4 其他领域除了上述应用领域之外，微陀螺仪还被应用于许多其他领域。
例如，在运动仪器中，微陀螺仪可以检测运动设备的角速度和角位置，为用户提供准确的运动数据。
第13卷第2期 中国惯性技术学报 2005年4月 ·综述与评论·文章编号：1005-6734(2005)02-0085-04微光机电(MOEMS)陀螺的技术及发展林 恒，刘惠兰，杨德伟，张春熹（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100083）摘要：提出微光机电(MOEMS)惯性器件技术，对其优势和研究价值进行了理论分析。
介绍了国外MOEMS陀螺的工作原理、结构、性能指标及研究状况，初步探讨了微光机电陀螺的应用前景和技术发展途径，以及惯性器件的发展方向。
关 键 词：陀螺；微光机电系统；综述；惯性器件中图分类号：U666.1文献标识码：ATechnologies and Development of MOEMS Inertial SensorsLIN Heng, LIU Hui-lan, YANG De-wei, ZHANG Chun-xi(Department of Instrument Science & Opt_electronic Engineering, Beijing University ofAeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China)Abstract: The technology of micro optical electro-mechanical gyroscope(MOEMS) inertial sensor is presented. Its advantages and research value are analyzed in theory. The principles, structures, performance and present state of the gyroscopes abroad are introduced. The application prospects and technical approaches of the gyroscopes, and the development of inertial sensors are investigated preliminary.Key words: gyroscope; MOEMS; review; inertial sensor0 引 言自从20世纪20年代惯性传感器诞生以来，机电惯性传感器主要在制导、导航、控制等应用领域占有支配地位。
微机械陀螺工作原理
微机械陀螺是一种利用旋转惯性的原理来测量角速度的装置。
它由旋转部件和悬挂部件组成。
旋转部件通常由一个旋转的转子或转盘组成，转子会围绕一个轴线旋转。
悬挂部件则用来支持转子，使其能够自由旋转，并且抵抗外界的力矩作用。
当微机械陀螺受到角速度的作用时，转子就会受到一定的力矩，并且开始旋转。
转子的旋转会产生一个特定的角动量，称为陀螺力矩。
此时，悬挂部件会尝试抵消陀螺力矩，并使转子保持在特定的方向上旋转。
为了测量转子的角速度，通常将悬挂部件与传感器相连。
传感器可以测量悬挂部件的位移或改变，并将其转化为电信号。
这些电信号经过处理后，就可以得到转子的角速度。
微机械陀螺的工作原理可以用以下几个步骤来描述：
1. 当微机械陀螺受到外界的角速度作用时，转子开始旋转。
2. 旋转的转子会产生陀螺力矩，试图保持其旋转方向。
3. 悬挂部件通过某种机构抵消陀螺力矩，使转子保持在特定方向上旋转。
4. 悬挂部件与传感器相连，传感器会测量悬挂部件的位移或改变，并将其转化为电信号。
5. 经过信号处理，可以得到转子的角速度。
微机械陀螺具有高精度、小尺寸和低功耗的特点，可以广泛应用于导航、惯性导航、飞行控制、自动驾驶等领域。
其工作原理的理解对于应用和设计具有重要意义。
微机电系统设计学读书报告--浅谈微机械陀螺仪0 引言陀螺仪是一种能够敏感载体角度或角速度的惯性器件，在姿态控制和导航定位等领域有着非常重要的作用。
传统的机械陀螺仪由于体积大、成本高、不适合批量生产等因素制约了其在很多方面的应用。
在科技发展的推动以及市场需求的牵引下，陀螺仪正朝着高精度、高可靠性、微型化、多轴测量和多功能测量的方向发展。
随着MEMS技术的发展，MEMS微细加工工艺在惯性器件制作中的应用大大减小了陀螺仪的尺寸，降低了生产成本，使其能够在汽车、工业自动化、消费电子等领域得到更广泛的应用。
陀螺仪的发展大致经历了下列几个过程：从20世纪50年代的液浮陀螺仪到70年代的动力调谐陀螺仪(又称挠性陀螺仪，DTG)，从20世纪80年代的环形激光陀螺仪(RLG)、光纤陀螺仪(FOG)到90年代的振动陀螺仪以及目前研究报导较多的微机械电子系统陀螺仪(简称微机械陀螺仪，MEMSG)[1]。
微机械陀螺仪在军事领域方面的应用尤为重要，如Honeywell最近研究出的GG5300三轴微机械陀螺封装件高度3.3厘米，直径5.0厘米，专为导引头瞄准线稳定、飞行控制、炮塔稳定而设计，已经成功应用于全球鹰无人机上。
微机械陀螺仪属于微电子机械范畴，按材料分可分为硅微陀螺、石英微陀螺、压电陶瓷微陀螺等。
石英材料结构的品质因数Q值很高，陀螺仪特性最好，且有实用价值，是最早商品化的；硅材料结构完整，弹性好，比较容易得到高Q值的硅微机械结构，随着深反应刻蚀技术（DRIE）的出现，体硅微机械加工技术的加工精度显著提高，因此两种材料的微机械陀螺在市场上都有着广泛的应用。
1 微机械陀螺仪硅微机械陀螺仪的结构常采用振梁结构、双框架结构、平面对称结构、横向音叉结构、梳状音叉结构、梁岛结构等。
目前世界上研究的石英微机械陀螺按照结构大致可以分为：单端音叉石英微陀螺、双端音叉石英微陀螺、双端固定石英音叉微陀螺、双“Ｔ”型石英微陀螺、双锤头型石英微陀螺和三角型石英微陀螺等。
