概述

  • 我们常说的“陀螺仪”其实是一类概称，默认是一个能够返回角度的装置或传感器
  • 物理陀螺仪是利用陀螺效应，高速旋转的陀螺具有维持轴方向一定的作用，因此具有固定的指向性，通过角度偏差，即可得知当前平台的航向角与陀螺仪指向的角度偏差，因此可以起到测量航向角的作用
  • “陀螺仪”的电传感器是指由，加速度计（惯性器件MEMS），速度计（陀螺仪），磁力计三者结合的电子器件
  • 本文以MPU6050举例，MPU6050中仅有速度计（惯性器件MEMS），速度计（陀螺仪），没有磁力计

组成

加速度计

加速度计（惯性器件MEMS）

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通过内电容片在加速度的影响下形变，改变极板间距，从而改变电容大小，测得对应加速度大小
这里的加速度可以等效为力，即静止状态下，加速度计同样会收到重力大小
因此器件返回的数据是以g（重力加速度）为单位的
三轴加速度，即指在X，Y，Z三个轴上均有一个加速度计，可以感知其轴向加速度的大小，如图
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箭头指向为，轴上加速度计感知加速度的正方向
例如将芯片平置在一水平面上时，X轴和Y轴的加速度计值应当为0g，Z轴应当为1g

速度计

速度计即对应真正意义上的陀螺仪

测量利用科里奥利效应反馈的角速度

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科里奥利效应：当一个物体以恒定速度Velocity向固定方向运动时，外界施以Angular Rate的自旋速度，此时物体会受到F Coriolis力，即地球的地转偏向力原理（高中地理）

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器件内部同样依靠测量极间电容完成对速度计的测量
在器件内对Mass极板施以一定频率的横向振动DrivingDirection，即提供一个固定方向的运动
当收到一个AngularRate的角速度时，Mass极板会向与震动方向垂直的方向偏移
通过测量电容大小即可得知偏移量大小，即可得知角速度大小
三轴角速度，即指在X，Y，Z三个轴上均有一个角速度计，可以感知其轴旋转速度的大小，即
X对应俯仰角，Y轴对应横滚角，Z轴对应航向角
速度的正方向满足右手定则

磁力计

MPU6050没有此测量模块
磁力计利用霍尔效应（磁阻效应）感受所处磁场大小

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三轴磁力计，即指在X，Y，Z三个轴上均有一个磁场测量的霍尔元件，可以感知其轴指向收到磁场的大小

视频资料

https://www.bilibili.com/video/BV1Cb411Y73a?from=search&seid=8147237254580391833