多款陀螺仪表头设计、平台测试、系统研究方案及应用实例

陀螺仪就是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。根据需要，陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。



本文为你介绍了几种陀螺仪表头的设计方案及平台测试的方案，并介绍了几个陀螺仪的应用案例。



基于FPGA的光纤陀螺仪模拟表头及其测试系统

光纤陀螺是激光陀螺的一种，是惯性技术和光电子技术紧密结合的产物。它利用Sagnac干涉效应，用光纤构成环形光路，并检测出随光纤环的转动而产生的两路超辐射光束之间的相位差，由此计算出光纤环旋转的角速度。表头的主要功能是将Sagnac效应产生的光程差所引起的相位变化通过回路耦合器转换为光功率的变化，再通过探测器探测后以电信号的形式输出至调制解调电路中。



基于DSP的MEMS陀螺仪信号处理平台系统的设计

本文选用TI公司的TMS320VC33作为MEMS陀螺仪信号处理平台的核心芯片，同时引入DSP／BIOS实时操作系统提供的多任务处理机制，在对陀螺仪信号进行数据采集的间隙同时对先采集来的信号数据进行处理和传输，确保数据采集和处理的实时性，大大提高了信号处理平台的工作效率，在高速实时数据采集和处理领域具有一定的应用价值。



基于虚拟仪器的机载陀螺仪测试系统研究

虚拟仪器技术是软件代替部分硬件设计的技术，其中硬件模块实现信号的调理、采集和输出，而软件实现信号的处理、显示和产生。利用软件快速、灵活的运算处理能力，简化硬件模块功能，减少硬件模块体积，提高系统的稳定性和可靠性。本文所用的系统硬件主要是以C8051F005单片机为核心，结合相应的外围电路实现A／D、D／A转换以及开关量的控制，采用模块化设计，通过RS-232总线与计算机控制系统进行通信。考虑到该系统设计的模块较多，且为了后续扩展，选用标准的3U工业机箱。



基于FPGA的数字闭环光纤陀螺仪模拟表头设计

本文所设计的模拟表头系统遵循了一般数字闭环光纤陀螺系统的基本原理，在系统结构上发生了变化。调制解调电路在本系统中处于被动地位，而表头作为系统的主体。同时，用一个自主设计的电路系统代替了光纤陀螺仪的表头部分。



ADXRS角速度检测陀螺仪的原理及应用

ADXRS系列陀螺仪是由美国模拟器件公司制造，采用集成微电子机械系统(iMEMS)专利工艺和BIMOS工艺的角速度传感器，内部同时集成有角速率传感器和信号处理电路。与任何同类功能的陀螺仪相比，ADXRS系列陀螺仪具有尺寸小、功耗低、抗冲击和振动性好的优点。



光纤陀螺仪模拟表头设计完整方案

光纤陀螺是激光陀螺的一种，是惯性技术和光电子技术紧密结合的产物。它利用Sagnac干涉效应，用光纤构成环形光路，并检测出随光纤环的转动而产生的两路超辐射光束之间的相位差，由此计算出光纤环旋转的角速度。本文设计了一种基于FPGA的测试系统，模拟光纤陀螺仪的表头，并检测调制解调电路的性能。



应用实例

MEMS陀螺仪和加速度计为广泛应用带来更酷的新功能

MEMS加速度计的核心，一部分位于电子电路中，一部分在于机械结构中。经过制造和封装的加速度计可以用来测量单个平面或两个/三个正交平面中的加速度。从概念上讲，加速度传感部分通常包含位于悬梁一端的"运动块"。对处于加速状态的多个运动块和横梁系统进行偏转测量，一般是通过传感位于一组固定横梁和一组偏转横梁之间的电容变化完成的，有点类似于宏观的可变电容。由于许多容性传感器具有相对位移非线性的电容特性，因此要用传感器中的电子将信号转换为线性输出。除了电容外，也可以使用压电型传感元件。



基于MEMS陀螺仪的汽车驾驶操作信号采集系统设计

近年来，微电子机械系统(MEMS)技术微机械惯性器件日渐成熟，惯性测量系统得到了迅猛发展。惯性测量系统将微电子、精密机械、传感器技术相互融合，具有集成度更高、性价比更好、体积更小、功耗更低等特点，且由于微机械结构制作精确、重复性好、易于集成化、适于大批量生产，并有很高的性价比，在汽车上得到了广泛的应用。陀螺仪和加速度计是姿态测量系统的重要组成单元，本文选择了ADIS16355传感器，该传感器集成了三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器，具有体积小、功能强、功耗低等特性，完全满足汽车驾驶运动参数的数据采集要求。



陀螺仪传感器为何能使鼠标变得如此自由？

本文介绍了利用陀螺仪传感器制作了一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标，屏幕上的光标就会跟着移动，并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时，这些操作都能够很方便地实现。



双轴微机械陀螺仪的移动机器人运动检测系统

双轴微机械陀螺仪传感器可以测量机器人的俯仰与翻转，但微机械陀螺仪有随机漂移性，无法直接应用，需要对输出值作算法处理。参考文献中的微机械陀螺仪随机漂移的算法，可以在一定程度上解决漂移方面的问题，但仍有改进的空间，滤波性能有待进一步优化提高。在现有自适应UKF算法的基础上，改变比例对称采样策略的相关参数可达到较好的滤波效果。现有的以ATmegal6为微处理器的CAN总线程序还有一些不完备之处，本文采用PeliCAN模式加入了完备的错误分析程序，并支持系统自身测试功能。