微機(jī)械陀螺儀利用了哥氏力現(xiàn)象,其原理如圖1所示。當(dāng)圖中的物體沿X軸做周期性振動(dòng)或其他運(yùn)動(dòng)時(shí),并且XY坐標(biāo)系沿Z軸做角速度為Ωz旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),就會(huì)在該物體上產(chǎn)生一個(gè)沿Y軸方向的哥氏力,其矢量可按式1計(jì)算。
式中:F(t)是哥氏力,m是該物體的質(zhì)量,ΩZ是坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的角速度,是該物體的矢量速度。
機(jī)械陀螺儀LY530AL,它采用了對(duì)稱的雙質(zhì)量塊結(jié)構(gòu),如圖2所示;瑝K1和1’是檢測(cè)質(zhì)量塊, 2和2’是驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊,并且檢測(cè)質(zhì)量塊是附著在驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊之上。受限于結(jié)構(gòu)件3,檢測(cè)質(zhì)量塊能夠被動(dòng)的隨驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊沿驅(qū)動(dòng)軸(X軸)運(yùn)動(dòng),而在檢測(cè)軸(Y軸)方向,檢測(cè)質(zhì)量塊則能在哥氏力的作用下自由運(yùn)動(dòng)。所以檢測(cè)質(zhì)量塊會(huì)有兩個(gè)軸向運(yùn)動(dòng),一個(gè)是隨驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊沿X軸的受限被動(dòng)運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是由哥氏力牽引著在Y軸的自由運(yùn)動(dòng)。4(4’)和5(5’)分別是驅(qū)動(dòng)電極和檢測(cè)電極。
根據(jù)式1,哥氏力產(chǎn)生的加速度為a(t)=2ΩZ×。振動(dòng)速度為已知量,如果得到檢測(cè)質(zhì)量塊上的哥氏力加速度a(t),然后結(jié)合振動(dòng)速度進(jìn)行同步解調(diào),就可以檢測(cè)出XY坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角速度。這就是微機(jī)械振動(dòng)陀螺儀的基本工作過(guò)程。由于加速度的檢測(cè)方法較為簡(jiǎn)單,而保持一個(gè)振幅和頻率都恒定的振動(dòng)速度卻比較困難,所以振動(dòng)速度χ(t)對(duì)角速度的檢出起著關(guān)鍵作用。