微機械陀螺儀利用了哥氏力現(xiàn)象,其原理如圖1所示。當圖中的物體沿X軸做周期性振動或其他運動時,并且XY坐標系沿Z軸做角速度為Ωz旋轉(zhuǎn)運動,就會在該物體上產(chǎn)生一個沿Y軸方向的哥氏力,其矢量可按式1計算。
式中:F(t)是哥氏力,m是該物體的質(zhì)量,ΩZ是坐標系旋轉(zhuǎn)的角速度,是該物體的矢量速度。
機械陀螺儀LY530AL,它采用了對稱的雙質(zhì)量塊結構,如圖2所示;瑝K1和1’是檢測質(zhì)量塊, 2和2’是驅(qū)動質(zhì)量塊,并且檢測質(zhì)量塊是附著在驅(qū)動質(zhì)量塊之上。受限于結構件3,檢測質(zhì)量塊能夠被動的隨驅(qū)動質(zhì)量塊沿驅(qū)動軸(X軸)運動,而在檢測軸(Y軸)方向,檢測質(zhì)量塊則能在哥氏力的作用下自由運動。所以檢測質(zhì)量塊會有兩個軸向運動,一個是隨驅(qū)動質(zhì)量塊沿X軸的受限被動運動,另一個是由哥氏力牽引著在Y軸的自由運動。4(4’)和5(5’)分別是驅(qū)動電極和檢測電極。
根據(jù)式1,哥氏力產(chǎn)生的加速度為a(t)=2ΩZ×。振動速度為已知量,如果得到檢測質(zhì)量塊上的哥氏力加速度a(t),然后結合振動速度進行同步解調(diào),就可以檢測出XY坐標系的旋轉(zhuǎn)角速度。這就是微機械振動陀螺儀的基本工作過程。由于加速度的檢測方法較為簡單,而保持一個振幅和頻率都恒定的振動速度卻比較困難,所以振動速度χ(t)對角速度的檢出起著關鍵作用。