陀螺仪发展历史 陀螺仪发展历史

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陀螺在中国的发展历史是怎样的

陀螺虽然小，但作为玩具却有着悠久的历史。早在1926年，陕西省夏县尹喜村仰韶文化遗址就出土了一个小型陶瓷陀螺。可见陀螺在中国至少有四五千年的历史了。宋朝时，妃嫔和宫女中流行一种叫“千千”的游戏，这是一种类似捻手陀螺的贵族游戏。“千千”是一个针状物体，大约三厘米长。它被放在一个象牙制成的圆盘里，用手旋转。谁能长期扭转千千，谁就是赢家。这是一个早期的手摇陀螺。现在有些手摇陀螺仪是用橡子做的。将一根直棒插入橡子盖中央，用拇指和食指握住棒的一端，快速扭转使其落在平面上旋转，看谁旋转的时间长。明代刘东在《景帝风光》中记载了一句童谣:“刘阳是绿的，放空钟；杨六儿住，抽陀螺；杨六儿死了，踢毽子。”用具体的玩法。可见陀螺在当时已经成为一种很普通的玩具，和现在的鞭旋陀螺没有什么区别。

引入陀螺仪陀螺仪

陀螺仪简介绕支点高速旋转的刚体叫陀螺。一般来说，陀螺是指对称陀螺，它是质量分布均匀、形状轴对称的刚体，其几何对称轴是其旋转轴。它是从苍蝇的后翅仿生而来的。陀螺在一定的初始条件和一定的外力矩下，不仅会转动，还会绕另一个固定轴转动。这是陀螺仪的进动，也称为回转效应。陀螺旋是日常生活中常见的现象，比如很多人小时候玩的陀螺。陀螺仪具有各种功能，被称为陀螺仪，广泛应用于科学、技术、军事等领域。例如:陀螺罗盘、方位指示器、壳体翻转、陀螺章动、地球在太阳感应力矩作用下的进动等。陀螺仪原理陀螺仪的原理是旋转物体的转轴所指向的方向，在不受外力影响的情况下不会改变。按照这个道理，人们用它来保持方向，制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车的时候其实是用这个原理的。车轮转得越快，就越不容易摔倒，因为车轴有保持水平的力。陀螺仪工作时，要给它一个力，使它快速旋转，可以达到每分钟几十万转，可以长时间工作。然后，通过各种方法读取轴指示的方向，并将数据信号自动传输到控制系统。现代陀螺仪现代陀螺仪是一种能够精确确定运动物体方向的仪器。它是一种广泛应用于现代导航空、航海、航天、国防工业的惯性导航仪器。它的发展对一个国家的工业、国防和其他高科技的发展具有重要的战略意义。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。自20世纪70年代以来，现代陀螺仪的发展进入了一个新的阶段。1976年，现代光纤陀螺的基本思想被提出。自20世纪80年代以来，现代光纤陀螺发展迅速，与此同时，激光谐振陀螺也取得了长足的进步。光纤陀螺因其结构紧凑、灵敏度高、工作可靠等优点，在许多领域完全取代了传统的机械陀螺，成为现代导航仪器中的关键部件。除了环形激光陀螺仪，还有现代集成振动陀螺仪。集成振动陀螺仪集成度更高，体积更小，这也是现代陀螺仪的一个重要发展方向。现代光纤陀螺仪包括干涉陀螺仪和谐振陀螺仪，这两种陀螺仪都是根据Segnik的理论开发的。Segnik理论的要点如下:当光束在环形通道中前进时，如果环形通道本身具有旋转速度，那么光束在通道旋转的方向上前进比在通道旋转的相反方向上前进需要更多的时间。也就是说，当光学回路旋转时，光学回路的光程长度相对于静止时回路的光程长度会在不同的前进方向上发生变化。随着光路的这种变化，如果通过在不同方向前进的光之间的干涉来测量环路的旋转速度，则可以制造干涉式光纤陀螺仪。如果环路中循环的光之间的干涉是通过利用光路中的这种变化实现的，即通过调节光纤环路中光的谐振频率并测量环路的转速，就可以制造谐振光纤陀螺仪。从这个简介可以看出，干涉型陀螺仪的光程差较小，所以它所需要的光源可以有较大的光谱宽度，而谐振型陀螺仪在实施干涉时光程差较大，所以它所需要的光源必须具有良好的单色性。陀螺仪的应用陀螺仪是一种古老而重要的仪器。第一台真正实用的陀螺仪器问世至今已有半个多世纪，但直到现在，陀螺仍然吸引着人们对它的研究，这是由其自身的特点决定的。陀螺仪最重要的基本特性是稳定性和进动性。从儿童地面陀螺仪很早就发现，高速旋转的陀螺仪不能垂直下落，而是保持与地面垂直，体现了陀螺仪的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是刚体动力学的一个分支，它基于物体的惯性研究旋转物体的动力学特性。陀螺仪器最初用于导航，但随着科学技术的发展，在航空空和航天工业中得到了广泛的应用。陀螺仪不仅可以用作指示仪器，还可以用作自动控制系统中的敏感元件，即信号传感器。陀螺仪可以根据需要提供方位、水平、位置、速度、加速度等精确信号，使飞行员或自动导航员控制飞机、船舶或航天飞机沿一定路线飞行。在导弹、卫星运载器或空探空火箭的制导中，这些信号可以直接用来完成飞行器的姿态控制和轨道控制。陀螺仪作为稳定器，可以使列车在单轨上运行，减小船舶在风浪中的摇摆，使安装在飞机或卫星上的摄像机相对于地面稳定。陀螺仪作为一种精密测试仪器，可以为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻井和导弹发射井提供精确的方位参考。可以看出，陀螺仪器的应用范围相当广泛，在现代国防建设和国民经济建设中发挥着重要作用。从力学角度近似分析陀螺仪的运动时，可以将陀螺仪的基本元件视为刚体。

从指南针到现代陀螺罗盘有什么历史

指南针发明于4000多年前的中国黄帝时代，新浪应用于战国时期。大约在公元前1世纪，中国巫师使用一个由磁铁矿制成的北斗七星形状的勺子，把它放在一个光滑的铜盘子上来指示北极。公元1090年左右，中国航海家将指南针应用于航海实践。欧洲直到11世纪才学会制作圆规。公元1190年，意大利航海家开始用一碗水漂捡起一根铁针，用磁铁矿或天然磁铁磁化铁针，并根据铁针的偏转方向检查他们对方向的估计是否正确。大约在1250年，这种东西已经发展成为一种导航罗盘，它由玻璃盒子里的一个刻度和安装在支撑轴上的平衡状态的指针组成。白天指示水平方向，晚上放在有灯光的罗盘柜内。14世纪初，意大利人乔亚首先将纸制成的方向盘与磁针连接起来进行传动。这是磁罗盘发展的一个飞跃。从此不用再用手转动碟片了。16世纪，意大利人卡尔登制作了一个平衡环，使磁罗盘即使在船摇晃时也能保持水平。陀螺罗盘，也称为陀螺罗盘，是一种提供正北参考的指向仪器。它是根据法国学者福柯在1852年提出的利用陀螺仪作为指向仪器的原理制造的。陀螺仪有两个优点:因为靠近金属所以不偏转，指向真北而不是磁北。现代罗经由主罗经和辅助仪器组成，正朝着体积小、重量轻、使用寿命长、维护方便、操作简单、适用于大、中、小型船舶的方向发展。其敏感部位一般做成密封球体，由特殊液体支撑，以提高其精度和可靠性。无论是在恶劣环境条件下的可靠性，还是精度，都远远比不上当年的指南针。

陀螺仪的起源、历史和发展

陀螺仪的起源没有详细的记载，但新石器时代遗址出土过陀螺仪，如江苏常州出土的新石器时代马家窑文化木制陀螺仪，山西龙山文化遗址出土的陶器陀螺仪；目前的文史记载大多是从宋代出现的一种类似陀螺的玩具开始的，叫“千千”；它是一个圆盘状的物体，中心轴约一英寸长，用手在圆盘里扭曲旋转，是深宫后院妃嫔和宫女用来打发寂寞时光的游戏之一。台湾故宫博物院藏宋代苏汉臣《婴戏图》中，画面前有两个小孩在玩陀螺仪。也证实了当时确实出现了时钟体倒置的陀螺仪。根据图片调查，当时的陀螺仪应该是木头做的，像个圆锥体，用绳子包着，在地上向前抛，向后拉，然后陀螺仪在地上旋转。当它减速时，用绳子打它的侧面，这样它就可以继续旋转。到目前为止，大陆北部的孩子在冬天和早春仍然很受欢迎，尤其是在厚厚的冰上投掷，更有趣。在苏汉臣的另一部作品《丘挺玩宝贝》中，有一个推枣车的道具。用两个枣子和一个半切的枣子做一个支架，做一个枣磨玩具。这是一个循环平衡的游戏。游戏中，谁能让枣磨保持平衡，长时间旋转，谁就赢了；这幅画也可以证明当时陀螺玩具的种类很多。明朝的《景帝风光》里说，陀螺是木头做的，像个小空钟，实心无柄，用皮鞭绳包裹，不带竹尺，在地上很显眼。一开关，陀螺转动，无声也。见其慢而鞭之，转身不回。转到疾病上，就像卓立的地面一样，上面的光旋转而不动。对其小空钟形、中固、无柄、鞭绳的描述，证明明末陀螺与今天的鞭陀螺并无不同；刘东的诗《杨柳火》写的是:杨柳火活着，“陀螺”一词在这一时期正式出现。也被称为“叛徒”

陀螺仪的起源、历史和发展

陀螺的起源很古老，没有详细的数据可以进一步参考。陀螺仪最早出现在后魏的史记中，当时称之为独奏曲。从一般书籍或者网上资料查询可以知道，宋朝有一个类似陀螺游戏的小玩意，叫千千，类似于今天的手摇陀螺形状。它由象牙制成，有一个直径约4英寸的圆盘，中心插有一根铁针作为轴。是古代女子玩的一种贵族游戏，用来打发时间。游戏是将一个长约3厘米的针状物体放入象牙盘中，用手拧动。

陀螺仪的发展历史

陀螺，也叫曼陀罗，是一种受孩子们欢迎的玩具。它的基本系统是把它切成平底尖的圆形椎体，更精密的是在尖脚处安装一个钢球。常见的玩法是把小鞭子的尖端稍微缠在它的腰上，然后用力拉它使它旋转，再用鞭子打它使它旋转。所以每次人们叫这款游戏“鞭陀螺”或者“鞭陀螺”的时候，在南北城乡顽童的口中，都有一些带有邪恶戏谑的俗名，比如“拉婊子”、“玩懒女人”、“玩冰猴”。

与陀螺外号全是花样的现象是协调的。关于这个游戏的时间和演变也有很多解释。

有人推测陀螺的发明和发展经历了三个阶段:手旋陀螺、鞭旋陀螺和啁啾陀螺。手摇陀螺是一个圆片，中心穿过轴，然后用手转动轴使圆片转动，即宋的《武林外传》中所载的“车、轮盘”等“儿童用品”。根据杭世俊的《道观集》，这种手摇陀螺成为明朝朝廷最喜爱的游戏，被称为“化妆场”。除了让它变得更老练，还有一种新的玩法:当它的速度变慢，有失速或倾斜的危险时，允许它用袖子擦拭，也就是用外力补救。谁转的时间长谁就赢，游戏规则不允许转出事先划定的界限。这个“袖击”动作后来被改造成了小绳鞭。明末写的《景帝风光略》，曾经记录了当时北京流行的童谣:“小儿活，烟陀螺”，并介绍了具体的玩法，与现代的鞭陀螺一模一样。由此可以推断，手摇陀螺诞生于宋代，经过明代袖击“妆域”的过渡，最终发展为鞭摇陀螺，具体时间大约在明代中后期。

还有人引用唐代文学家袁捷写的《邪圈》:“袁紫家有个奶妈，是个调头讨宝宝欢心的装置。母亲为它制造孩子和孩子，帮助婴儿享受它……”这个“圆器”能产生“聚子聚子”的效果，说明玩起来有吸引力，估计是手摇陀螺。这样，手摇陀螺的产生时间可以向前推进几百年。

还有人指出:“曼陀罗最迟在宋代已经很流行了，在宋人留下的画中可以看到曼陀罗和小鞭，证明曼陀罗和当时的现在形状基本相同。”。很遗憾，评论家们没有对这些画做出具体的解释。

此外，有人认为陀螺的发明和发展应该是鞭形陀螺先行，手形陀螺和啁啾陀螺次之，而鞭形陀螺早在原始社会就有了，依据是20世纪20年代李记和袁敦力提出的一份题为《尹喜村史前遗存》的考古报告。报道称，陕西省夏县尹喜村仰韶文化遗址出土了一个小型陶瓷陀螺。这个“小陶瓷陀螺”的形状和用途是否可以应用到玩具游戏的概念上，似乎很难检查，因为有物体丢失。如果实施这个说法，陀螺的产生时间至少可以向前推4000年。至于手摇陀螺，理论家们认为它是在原始社会的鞭式陀螺的基础上发展起来的。最初的制作方法是选择一枚重量较重的方孔硬币，并在孔中固定一个长度约为一分钟的竹把。虽然中国文献中没有这种游戏的记载，但毫无疑问，这种游戏会在硬币产生后出现。终于发明了测深陀螺，但只是五代之后。日本史料证明了这一点:《日本的游戏》作者发现，“读独奏曲”是“从中国经韩国”来到日本的。所谓“独奏曲”是发声陀螺，“年”是指唱歌的声音，“独奏曲”和“陀螺”的发音差不多；根据“日文名字是收集复制的”，其原译名为“辨色成功”。这本书出版于日本成平年间。据推测，在中国传播到韩国和日本的测深陀螺是在公元931年之前。总之，这些资料可以补充中国宋代以前文学的缺失。

什么是陀螺仪

陀螺仪是飞机的核心制导设备，其原理与日常生活中看到的类似。无论载体如何运动，陀螺仪都能保持平衡。现代陀螺仪是一种能够精确确定运动物体方向的仪器。它是一种广泛应用于现代导航空、航海、航天、国防工业的惯性导航仪器。它的发展对一个国家的工业、国防和其他高科技的发展具有重要的战略意义。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。自20世纪70年代以来，现代陀螺仪的发展进入了一个新的阶段。1976年，现代光纤陀螺的基本思想被提出。自20世纪80年代以来，现代光纤陀螺发展迅速，与此同时，激光谐振陀螺也取得了长足的进步。光纤陀螺因其结构紧凑、灵敏度高、工作可靠等优点，在许多领域完全取代了传统的机械陀螺，成为现代导航仪器中的关键部件。除了环形激光陀螺，还有现代集成振动陀螺仪，集成度更高，体积更小，也是现代陀螺仪的重要发展方向。现代光纤陀螺仪包括干涉陀螺仪和谐振陀螺仪，这两种陀螺仪都是根据Segnik的理论开发的。Segnik理论的要点如下:当光束在环形通道中前进时，如果环形通道本身具有旋转速度，那么光束在通道旋转的方向上前进比在通道旋转的相反方向上前进需要更多的时间。也就是说，当光学回路旋转时，光学回路的光程长度相对于静止时回路的光程长度会在不同的前进方向上发生变化。随着光路的这种变化，如果沿不同方向传播的光发生干涉，以测量环路的旋转速度，就可以制造出干涉式光纤陀螺仪。如果环路中循环的光之间的干涉是通过利用光路中的这种变化实现的，即通过调节光纤环路中光的谐振频率并测量环路的旋转速度，可以制造谐振光纤陀螺仪。从这个简介可以看出，干涉型陀螺仪的光程差较小，所以它所需要的光源可以有较大的光谱宽度，而谐振型陀螺仪在实施干涉时光程差较大，所以它所需要的光源必须具有良好的单色性。。

从指南针到现代陀螺罗盘的发展历史是怎样的

指南针发明于4000多年前的中国黄帝时代，新浪应用于战国时期。大约在公元前1世纪，中国巫师使用一个由磁铁矿制成的北斗七星形状的勺子，把它放在一个光滑的铜盘子上来指示北极。公元1090年左右，中国航海家将指南针应用于航海实践。

欧洲直到11世纪才学会制作圆规。公元1190年，意大利航海家开始用一碗水漂捡起一根铁针，用磁铁矿或天然磁铁磁化铁针，并根据铁针的偏转方向检查他们对方向的估计是否正确。大约在1250年，这种东西已经发展成为一种导航罗盘，它由玻璃盒子里的一个刻度和安装在支撑轴上的平衡状态的指针组成。白天指示水平方向，晚上放在有灯光的罗盘柜内。

14世纪初，意大利人乔亚首先将纸制成的方向盘与磁针连接起来进行传动。这是磁罗盘发展的一个飞跃。从此不再需要用手转动指南针。16世纪，意大利人卡尔登制作了一个平衡环，使磁罗盘即使在船摇晃时也能保持水平。

陀螺罗盘，也称为陀螺罗盘，是一种提供正北参考的指向仪器。它是根据法国学者福柯在1852年提出的利用陀螺仪作为指向仪器的原理制造的。陀螺仪有两个优点:因为靠近金属所以不偏转，指向真北而不是磁北。现代陀螺罗盘由主罗盘和辅助仪器组成，正朝着体积小、重量轻、使用寿命长、维护方便、操作简单、适用于大、中、小型船舶的方向发展。其敏感部位一般做成密封球体，由特殊液体支撑，以提高其精度和可靠性。无论是在恶劣环境条件下的可靠性，还是精度，都远远比不上当年的指南针。

有人知道惯性导航技术发展的历史进程吗？求资料

广义来说，引导车辆从起点到达目的地的过程叫做导航。狭义的导航是指向车辆提供实时姿态、速度和位置信息的技术和方法。早期，人们依靠地磁场、星光、太阳高度等天文地理方法获取定位定向信息。随着科学技术的发展，无线电导航、惯性导航和卫星导航技术相继问世，并广泛应用于军事和民用领域。其中，惯性导航是利用装载在载体上的陀螺仪和加速度计来测量载体的姿态、速度和位置等信息的技术方法。实现惯性导航的软硬件设备称为惯性导航系统。

捷联惯导系统是将加速度计和陀螺仪直接安装在载体上，在计算机中实时计算姿态矩阵，即计算载体坐标系与导航坐标系的关系，从而将载体坐标系中的加速度计信息转化为导航坐标系中的信息，进而进行导航计算。捷联惯导系统因其可靠性高、功能强、重量轻、成本低、精度高、使用灵活等优点，已成为惯性导航系统发展的主流。捷联惯性测量单元是惯性导航系统的核心部件，惯性测量单元输出信息的精度在很大程度上决定了系统的精度。

陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中不可缺少的核心测量器件。现代高精度惯性导航系统对陀螺仪和加速度有很高的要求，因为陀螺仪的漂移误差和加速度计的零偏置值是影响惯性导航系统精度最直接、最重要的因素。因此，如何提高惯性器件的性能，提高惯性器件的测量精度，尤其是陀螺仪的测量精度，一直是惯性导航领域研究的重点。陀螺仪的发展经历了几个阶段。原球轴承陀螺仪漂移率为0/h，克服惯性仪表支撑技术研制的气浮、液浮、磁悬浮陀螺仪精度可达0.001 /h，而静电支撑陀螺仪精度可优于0.0001 /h，从20世纪60年代开始，挠性陀螺仪的研制开始，其漂移精度优于0.05/h，最佳水平可达0.001/h。

1960年激光陀螺首次研制成功，标志着光学陀螺开始主导陀螺市场。目前激光陀螺的最大偏置稳定度可以达到0.0005/h，激光陀螺面临的最大问题是制造工艺复杂，导致成本高，体积和重量大。一方面在一定程度上限制了其在某些领域的发展和应用，另一方面也推动了激光陀螺向低成本、小型化和三轴集成化方向发展。另一种光学陀螺——光纤陀螺不仅具有激光陀螺的诸多优点，而且具有制造工艺简单、成本低、重量轻的特点，是目前发展最快的光学陀螺

中国的发展

编辑

我国的惯性导航技术近年来取得了长足的进步。液浮陀螺平台惯性导航系统和动力调谐陀螺四轴平台系统相继应用于长征系列运载火箭。其他种类的小型化捷联惯性导航、光纤陀螺惯性导航、激光陀螺惯性导航以及配合GPS校正的惯性导航装置也广泛应用于战术制导武器、飞机、舰船、运载火箭、宇宙飞船等。例如，在新型战斗机上试验了一种新型的漂移率为0.01 ~0.02 /h的激光陀螺捷联系统，漂移率低于0.05/h的光纤陀螺和捷联惯导系统在舰船和潜艇上的应用，以及小型化柔性捷联惯导系统在各种导弹制导武器上的应用，大大提高了我军装备的性能。

微机电系统发展综述

根据近年来国内文献，我国惯性导航中使用的陀螺仪按结构大致可分为三类:机械陀螺仪、光学陀螺仪和微机电系统。机械陀螺仪是指利用高速转子旋转轴的稳定性来测量载体正确方向的角度传感器。自1910年首次用于船载罗盘以来，已经探索了多种机械陀螺仪。液浮陀螺仪、动力调谐陀螺仪、静电陀螺仪是三种技术成熟的刚性转子陀螺仪，精度范围为10E-6度/小时至10e-4度/小时，达到精密仪器领域的高技术水平。1965年，中国清华大学首次开始研制静电陀螺，其应用背景是“高精度船用惯导”。1967年至1990年，清华大学、常州导航仪器厂、上海交通大学等合作研制成功静电陀螺工程样机，偏置漂移误差小于0.5°/h，随机漂移误差小于0.001°/h，中国、美国、俄罗斯已成为世界上掌握静电陀螺技术的国家。随着光电技术的发展，激光陀螺和光纤陀螺应运而生。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪成本更低，更适合大规模生产。我国对光纤陀螺的研究起步较晚，但取得了许多可喜的成果。航天科工集团、航天科工集团、浙江大学、北方交通大学、北京航空航天大学等单位先后开展了光纤陀螺的研究。根据目前掌握的信息，国内光纤陀螺发展的精度已经达到了惯性导航系统的中低精度要求，部分技术甚至达到了国外同类产品的水平。20世纪以来，随着电子技术和微加工技术的发展，微机电陀螺已经成为现实。自20世纪90年代以来，微机电系统陀螺仪已广泛应用于民用产品，其中一些用于低精度惯性导航产品。我国对微机电陀螺的研究始于1989年，目前已研制出数百种微米级静电电机和3毫米压电电机。清华大学导航与控制教研室的陀螺技术已经非常成熟，掌握了微机械和光波导陀螺技术。现在，微陀螺的样机已经制作完成，并获得了一些数据。东南大学精密仪器与机械系科研中心也不断开展关键元器件、微机电系统、新型惯性器件、GPS组合导航系统的研发，满足军民两用市场的需求。总之，随着科学技术的发展，相对于静电陀螺仪的高成本，成本更低的光纤陀螺仪和微机械陀螺仪的精度越来越高，这是未来陀螺仪技术的总体发展趋势。。