三轴陀螺仪 一文读懂三轴，六轴，MEMS陀螺仪（角速率传感器）的区别

随着现代科学技术的不断发展，陀螺仪被应用到越来越多的领域和行业，如纸飞机、赛车游戏等飞行游戏。以陀螺仪为核心的惯性制导系统广泛应用于航空空航天领域。今天的导弹还是有这一套东西，而且随着需求的刺激，陀螺仪也在不断进化。从陀螺仪的简单定义来看，陀螺仪是一种用来感知和保持方向的装置，是基于永恒角动量理论设计的，但陀螺仪中有很多部件，陀螺仪又分为三轴陀螺仪和六轴陀螺仪。两者有什么区别？带着这些问题，让我们走进今天的文章:

1.陀螺仪的基本组件:

1.陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方式，使陀螺转子绕其转轴高速旋转，并看到其转速近似恒定)。

2.内外框架(或内外环，是使陀螺仪旋转轴获得所需角度旋转自由度的结构)。

3.附件(扭矩电机、信号传感器等。).

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一个是同轴度，一个是进动，两者都是基于角动量守恒原理。

2.三轴陀螺仪和六轴仪器的区别

三轴陀螺仪检测滚动(左右倾斜)、俯仰

随着现代科学技术的不断发展，陀螺仪已经应用到越来越多的领域和行业，如纸飞机等飞行游戏、赛车游戏等。其中以陀螺仪为核心的惯性制导系统广泛应用于航空空航天领域。从陀螺仪的定义来看，陀螺仪是一种用来感测和保持方向的装置，是基于永远角动量理论设计的，但陀螺仪包含很多部分。

图为三轴陀螺仪

1.陀螺仪的基本组件:

1.陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方式，使陀螺转子绕其转轴高速旋转，并看到其转速近似恒定)。

2.内外框架(或内外环，是使陀螺仪旋转轴获得所需角度旋转自由度的结构)。

3.附件(扭矩电机、信号传感器等。).

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一个是同轴度，一个是进动，两者都是基于角动量守恒原理。

图为单轴陀螺仪

2.三轴陀螺仪和六轴仪器的区别

三轴陀螺仪感知Roll(左右倾斜)、Pitch(前后倾斜)、Yaw(左右摇摆)全方位动态信息，六轴陀螺仪是指三轴加速器(三轴加速器感知XYZ(立体声空、前后、左右上下三个方向)和三轴陀螺仪的组合。

简单来说，6轴有3轴的功能，6轴相对更高级。3轴加速器检测横向加速度，3轴陀螺仪检测角度旋转和平衡，统称为6轴传感器。

3.六轴陀螺仪和九轴陀螺仪的区别

所谓的六轴陀螺仪称为六轴运动传感器，是三轴陀螺仪和加速度计的统称。

图为三轴陀螺仪

九轴传感组件有:三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力仪，然后欧拉角加四元数数据融合。陀螺仪的原理，陀螺仪，是一种用来感知和保持方向的装置，是基于永恒角动量理论设计的。一旦陀螺仪开始旋转，它就倾向于抵抗由于轮子的角动量而引起的方向变化。

陀螺仪有两个非常重要的基本特性:一个是同轴度，一个是进动，两者都是基于角动量守恒原理。

可定向性:陀螺转子高速旋转时，在没有外部力矩作用于陀螺时，陀螺转轴在惯性空中的定向保持稳定，即指向固定方向；同时抵抗任何改变转子轴向的力。这种物理现象被称为陀螺仪的同轴度或稳定性

进动:当转子高速旋转时，如果外力矩作用在外环轴上，陀螺仪会绕内环轴旋转；如果外部扭矩作用在内环轴上，陀螺仪将围绕外环轴旋转。其旋转角速度方向垂直于外力矩作用方向。这个特性就是我们所说的陀螺仪进动。

微机电陀螺仪(角速度传感器)

传统的惯性陀螺仪主要指机械陀螺仪，对工艺结构要求高，结构复杂，精度受到多方面的制约。我们智能手机用的陀螺仪是MEMS(微机电)陀螺仪，没有前面提到的光纤和激光陀螺仪那么精确，需要参考其他传感器的数据才能实现其功能。但它体积小，功耗低，易于数字化和智能化，特别是成本低，易于大规模生产，非常适合手机、汽车牵引力控制系统、医疗设备等需要大规模生产的设备。

MEMS陀螺仪目前比较常见，也是我们所说的集机械元件、微传感器、微执行器、信号处理与控制电路、接口电路、通信、电源于一体的完整的微机电系统。它主要利用科里奥利定理将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的DC电压信号，其核心部件是通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术和封装技术批量生产的。

微机电陀螺仪的主要特点:

1.体积小，重量轻，边长小于1mm，器件核心重量只有1.2mg ^ 2。成本低。

3.可靠性好，工作寿命10万小时以上，能承受1000g g. 4的冲击。测量范围大。