多款陀螺儀表頭設計、平臺測試、系統研究方案及應用實(shí)例

陀螺儀就是用高速回轉體的動(dòng)量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運動(dòng)檢測裝置。利用其他原理制成的角運動(dòng)檢測裝置起同樣功能的也稱(chēng)陀螺儀。根據需要，陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號，以便駕駛員或用自動(dòng)導航儀來(lái)控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線(xiàn)飛行，而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。

本文為你介紹了幾種陀螺儀表頭的設計方案及平臺測試的方案，并介紹了幾個(gè)陀螺儀的應用案例。

基于FPGA的光纖陀螺儀模擬表頭及其測試系統

光纖陀螺是激光陀螺的一種，是慣性技術(shù)和光電子技術(shù)緊密結合的產(chǎn)物。它利用Sagnac干涉效應，用光纖構成環(huán)形光路，并檢測出隨光纖環(huán)的轉動(dòng)而產(chǎn)生的兩路超輻射光束之間的相位差，由此計算出光纖環(huán)旋轉的角速度。表頭的主要功能是將Sagnac效應產(chǎn)生的光程差所引起的相位變化通過(guò)回路耦合器轉換為光功率的變化，再通過(guò)探測器探測后以電信號的形式輸出至調制解調電路中。

基于DSP的MEMS陀螺儀信號處理平臺系統的設計

本文選用TI公司的TMS320VC33作為MEMS陀螺儀信號處理平臺的核心芯片，同時(shí)引入DSP／BIOS實(shí)時(shí)操作系統提供的多任務(wù)處理機制，在對陀螺儀信號進(jìn)行數據采集的間隙同時(shí)對先采集來(lái)的信號數據進(jìn)行處理和傳輸，確保數據采集和處理的實(shí)時(shí)性，大大提高了信號處理平臺的工作效率，在高速實(shí)時(shí)數據采集和處理領(lǐng)域具有一定的應用價(jià)值。

基于虛擬儀器的機載陀螺儀測試系統研究

虛擬儀器技術(shù)是軟件代替部分硬件設計的技術(shù)，其中硬件模塊實(shí)現信號的調理、采集和輸出，而軟件實(shí)現信號的處理、顯示和產(chǎn)生。利用軟件快速、靈活的運算處理能力，簡(jiǎn)化硬件模塊功能，減少硬件模塊體積，提高系統的穩定性和可靠性。本文所用的系統硬件主要是以C8051F005單片機為核心，結合相應的外圍電路實(shí)現A／D、D／A轉換以及開(kāi)關(guān)量的控制，采用模塊化設計，通過(guò)RS-232總線(xiàn)與計算機控制系統進(jìn)行通信?？紤]到該系統設計的模塊較多，且為了后續擴展，選用標準的3U工業(yè)機箱。

基于FPGA的數字閉環(huán)光纖陀螺儀模擬表頭設計

本文所設計的模擬表頭系統遵循了一般數字閉環(huán)光纖陀螺系統的基本原理，在系統結構上發(fā)生了變化。調制解調電路在本系統中處于被動(dòng)地位，而表頭作為系統的主體。同時(shí)，用一個(gè)自主設計的電路系統代替了光纖陀螺儀的表頭部分。

ADXRS角速度檢測陀螺儀的原理及應用

ADXRS系列陀螺儀是由美國模擬器件公司制造，采用集成微電子機械系統(iMEMS)專(zhuān)利工藝和BIMOS工藝的角速度傳感器，內部同時(shí)集成有角速率傳感器和信號處理電路。與任何同類(lèi)功能的陀螺儀相比，ADXRS系列陀螺儀具有尺寸小、功耗低、抗沖擊和振動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)。

光纖陀螺儀模擬表頭設計完整方案

光纖陀螺是激光陀螺的一種，是慣性技術(shù)和光電子技術(shù)緊密結合的產(chǎn)物。它利用Sagnac干涉效應，用光纖構成環(huán)形光路，并檢測出隨光纖環(huán)的轉動(dòng)而產(chǎn)生的兩路超輻射光束之間的相位差，由此計算出光纖環(huán)旋轉的角速度。本文設計了一種基于FPGA的測試系統，模擬光纖陀螺儀的表頭，并檢測調制解調電路的性能。

應用實(shí)例

MEMS陀螺儀和加速度計為廣泛應用帶來(lái)更酷的新功能

MEMS加速度計的核心，一部分位于電子電路中，一部分在于機械結構中。經(jīng)過(guò)制造和封裝的加速度計可以用來(lái)測量單個(gè)平面或兩個(gè)/三個(gè)正交平面中的加速度。從概念上講，加速度傳感部分通常包含位于懸梁一端的運動(dòng)塊。對處于加速狀態(tài)的多個(gè)運動(dòng)塊和橫梁系統進(jìn)行偏轉測量，一般是通過(guò)傳感位于一組固定橫梁和一組偏轉橫梁之間的電容變化完成的，有點(diǎn)類(lèi)似于宏觀(guān)的可變電容。由于許多容性傳感器具有相對位移非線(xiàn)性的電容特性，因此要用傳感器中的電子將信號轉換為線(xiàn)性輸出。除了電容外，也可以使用壓電型傳感元件。

基于MEMS陀螺儀的汽車(chē)駕駛操作信號采集系統設計

近年來(lái)，微電子機械系統(MEMS)技術(shù)微機械慣性器件日漸成熟，慣性測量系統得到了迅猛發(fā)展。慣性測量系統將微電子、精密機械、傳感器技術(shù)相互融合，具有集成度更高、性?xún)r(jià)比更好、體積更小、功耗更低等特點(diǎn)，且由于微機械結構制作精確、重復性好、易于集成化、適于大批量生產(chǎn)，并有很高的性?xún)r(jià)比，在汽車(chē)上得到了廣泛的應用。陀螺儀和加速度計是姿態(tài)測量系統的重要組成單元，本文選擇了ADIS16355傳感器，該傳感器集成了三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器，具有體積小、功能強、功耗低等特性，完全滿(mǎn)足汽車(chē)駕駛運動(dòng)參數的數據采集要求。

陀螺儀傳感器為何能使鼠標變得如此自由？

本文介紹了利用陀螺儀傳感器制作了一個(gè)簡(jiǎn)單易用的基于自由空間移動(dòng)和手勢的定位和控制系統。在假象的平面上揮動(dòng)鼠標，屏幕上的光標就會(huì )跟著(zhù)移動(dòng)，并可以繞著(zhù)鏈接畫(huà)圈和點(diǎn)擊按鍵。當你正在演講或離開(kāi)桌子時(shí)，這些操作都能夠很方便地實(shí)現。

雙軸微機械陀螺儀的移動(dòng)機器人運動(dòng)檢測系統

雙軸微機械陀螺儀傳感器可以測量機器人的俯仰與翻轉，但微機械陀螺儀有隨機漂移性，無(wú)法直接應用，需要對輸出值作算法處理。參考文獻中的微機械陀螺儀隨機漂移的算法，可以在一定程度上解決漂移方面的問(wèn)題，但仍有改進(jìn)的空間，濾波性能有待進(jìn)一步優(yōu)化提高。在現有自適應UKF算法的基礎上，改變比例對稱(chēng)采樣策略的相關(guān)參數可達到較好的濾波效果?，F有的以ATmegal6為微處理器的CAN總線(xiàn)程序還有一些不完備之處，本文采用PeliCAN模式加入了完備的錯誤分析程序，并支持系統自身測試功能。

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