陀螺仪的惯性器件及其代表性参数

1.陀螺仪

陀螺仪从本质上可分为两类：第一类是经典的机械转子陀螺，包括液浮陀螺、动力调谐陀螺以及静电陀螺；第二类是以相对论和量子力学为基础的光学陀螺，包括激光陀螺和光纤陀螺等。

20世纪60年代，随着液浮陀螺技术的日益成熟，动力调谐陀螺逐步进入科学家的视野中。动力调谐陀螺也称挠性陀螺，精度不及液浮陀螺，其主要优点是成本低，但是误差标定和补偿过程比较复杂。近些年，动力调谐陀螺已逐步被光学陀螺取代。静电陀螺的概念是于20世纪50年代由Nordseik教授提出的，经过几十年的探索和研制，美国在20世纪70年代成功研制出了第一台静电陀螺。由于静电陀螺的精度高达1×10-4（°）／h～1×10-7（°）／h，所以通常被用于卫星或者战略核潜艇中。在各类陀螺仪中，静电陀螺的精度是目前公认最高的。

激光陀螺的发展阶段相对较晚，其概念自1963年被美国提出以来，直到1981年才被应用于波音747的惯导系统中，目前已可以批量生产。光纤陀螺是另一种光学陀螺，与激光陀螺相比，其价格更加低廉，而且还有体积小、功耗低等优点。目前，由于光纤陀螺所能达到的精度不及激光陀螺，所以只能被应用于中低精度的工作中，但是随着其关键技术的不断发展，其优势将逐渐体现出来。

2.加速度计

陀螺仪的精度和成本决定了整个惯性导航系统的精度和成本，但这并不代表加速度计的精度好坏可以忽略，只是说明加速度计比同一精度等级的陀螺仪更加容易实现。(www.xing528.com)

从发展之初到现在广泛应用的各类加速度计，基本都是以牛顿第二定律为理论基础的，比如摆式加速度计、石英挠性加速度计和MEMS（微机电系统）硅加速度计等。石英挠性加速度计是现在普遍应用的加速度计。

表1-1列举出了不同年代具有代表性的惯性器件和对应参数。

表1-1　不同年代具有代表性的惯性器件和对应参数

注：1 in＝2.54 cm；1 lb＝0.453 6 kg。