微機械陀螺儀的新進展及發展趨勢

岳沛林

[摘要]在我國經濟與社會快速發展的今天，陀螺技術與微電子機械系統技術結合產生的微機械陀螺儀在我國應用領域大放異彩，而本文結合相關文獻資料對微機械陀螺儀的新進展及發展趨勢展開了具體研究。

[關鍵詞]微機陀螺儀 進展 發展趨勢

最早接觸微機械陀螺儀是在初中智能手機的說明書中，而由此萌發的興趣使得筆者多年以來一直關注微機械陀螺儀的相關發展，本文就微機械陀螺儀的新進展及發展趨勢展開的研究便源自于筆者的日常調查與研究，希望這一調查與研究內容能夠使更多的人了解、喜歡上微機械陀螺儀。

一、微機械陀螺儀的應用

對于微機械陀螺儀來說，不同的微機械陀螺儀擁有著不同的應用環境，而這種應用環境的區分便來自于其自身精度的劃分，一般來說微機械陀螺儀存在著低、中、高三種精度，而這三種精度劃分也可以稱為速率級、戰術級以及慣性級，一般來說速率級的微機械陀螺儀多用于消費電力、機器人以及汽車導航領域，我們日常生活中常用的智能手機采用的便是速率級的微機械陀螺儀，這種低精度的微機械陀螺儀已經能夠較好滿足我們日常生活與娛樂的需要；而對于中精度的戰術級微機械陀螺儀來說，這種微機械陀螺儀多用于飛機上的姿態航向參考系統；而對于高精度的慣性級微機械陀螺儀來說，船舶導航、航空與航天定位是這類微機械陀螺儀的主要應用領域。值得注意的是，受科技發展限制，慣性級的高精度微機械陀螺儀在世界范圍內的應用較少，而軍用、高新科技領域是這類高精度慣性級微機械陀螺儀的主要應用領域，這就使得商用領域應用這類高精度慣性級微機械陀螺儀仍舊遙遙無期。

在我國日常使用的智能手機、數碼相機、平板電腦中，微機械陀螺儀都是極為重要的部件，雖然這些領域使用的微機械陀螺儀只是低精度的速率級微機械陀螺儀，但其帶來的便利卻切實的改變了我們的生活。之所以微機械陀螺儀能夠在我國多種領域實現較為廣泛的應用，其自身具備的體積小、價格低、功耗小、可靠穩定等優點是這一廣泛應用實現的原因所在，我國當下軍用領域的智能炸彈、滑翔彈、無人機等，也已經實現了微機械陀螺儀的廣泛應用。

二、微機械陀螺儀的發展現狀

在近年來科學技術的不斷發展下，微機械陀螺儀也實現了較為長足的進步，硅基微機械陀螺儀、微機械壓電振動陀螺、懸浮轉子陀螺等都是這一發展的具體表現。對于硅基微機械陀螺儀來說，其可以具體分為音叉式微機械陀螺、解耦微機械陀螺、微機械振動環型陀螺、多自由度（Multi DoF）MVGs等，這其中的音叉式微機械陀螺也存在具有低寄生電容的3D電容音叉陀螺形式，這種寄生電容的較低是這種微機械陀螺儀的優勢所在，而對于解耦微機械陀螺，這種微機械陀螺儀具備陀螺的使用簡便性，這就使得其能夠較好為我們提供服務；而對于微機械壓電振動陀螺來說，這種微機械陀螺儀可以具體分為壓電陶瓷微機械振動陀螺、固態聲學陀螺、石英微機械陀螺三類，這其中的壓電陶瓷微機械振動陀螺誕生于日本兵庫大學，陀螺結構和參考振動得到了較好優化是這一微機械陀螺儀的優勢所在，而對于固態聲學陀螺來說，外部電路結構簡單，制作成本低是其優勢所在，而結合這一優勢我們不難發現，這一微機械陀螺儀具備著較強的發展潛力；而對于懸浮轉子陀螺來說，其主要包括微機械靜電懸浮轉子陀螺、磁懸浮轉子陀螺兩類，這其中的微機械靜電懸浮轉子陀螺具備轉速高、精準度好的優點，而磁懸浮轉子陀螺則具備可檢測出上、下電磁體電壓間的壓差特點，這一特點使得該微機械陀螺儀有著較好的發展前景。

三、微機械陀螺儀的未來發展趨勢

在上文中我們較為全面的了解了微機械陀螺儀的發展現狀，而為了更為深入的了解微機械陀螺儀，我們還有必要了解微機械陀螺儀的發展趨勢，結合相關文獻資料與自身實際調查，筆者將這一發展趨勢概括為核磁共振陀螺、微原子陀螺、超流體陀螺三類。具體來說，所謂核磁共振陀螺指的是運用量子物理、光、電磁和微電子等領域技術實現的微機械陀螺儀，這種微機械陀螺儀由于所使用技術的特別，將能夠在核等領域實現較好的應用；而對于微機械陀螺儀這類微機械陀螺儀來說，這類微機械陀螺儀本身源于激光冷卻與操控原子技術的發展，如果這類微機械陀螺儀能夠真正實現普及應用，其就能夠實現誤差在5m以內的導航，這對于我國航空、航天等多種領域的發展都將帶來較為積極的影響；而對于超流體陀螺來說，這類微機械陀螺儀源于低溫氦的特殊量子物理效應，在這一效應的支持下，超流體陀螺能夠使微機械陀螺儀具備體積更小、動態測量精度更高等優點，這些優點對于我國未來科技的發展有著較為積極的意義，這也是我國近年來大力開展微機械陀螺儀研究的原因所在。

四、結論

微機陀螺儀已然成為微電子技術中不可或缺的部分，上至航空航天，下至日常娛樂，微機陀螺儀在各個領域發揮著它的作用。一些發達國家已在微機陀螺儀研究方面取得重大進展，獲益匪淺。

在我國科技快速發展、工業不斷增長的時代背景下，微機陀螺儀作為一個重要的電子傳感器，其重要性不言而喻。然而大眾對微機陀螺儀的認知存在不足，對其原理、類型不夠了解，因此，讓更多人了解微機陀螺儀的發展、應用和前景是很有必要的。