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加州理工研发全球最小的微型光学陀螺仪气缸

时间：2022年07月14日

2018-11-02 08:27:54来源：人民网

陀螺仪是帮助车辆、无人机、可穿戴设备等明确其在三维空间中方向的设备。光学陀螺仪借助“萨格纳克效应”（Sagnac Effect）来获得高精度。该效应以法国物理学家乔治斯·萨格纳克的名字命名，可用于计算方向。

随着光学陀螺仪越来越小，其捕获萨格纳克效应的信号也越来越弱，检测运动变得越来越困难，因而成为光学陀螺仪小型化之路上的“拦路虎”。

近日，加州理工宣布了由Ali Hajimiri带头研发、全球最小的微型光学陀螺仪，体型仅为常规设备的1/500。虽然陀螺仪在手持式电子设备、可穿戴设备上更为常见。但它也可用作车辆或飞行器的方向稳定性组件，有望让未来的无人机功能更强大、价格更便宜。

通常情况下，陀螺仪会配备质量相同、但振荡和移动方向相反的两个内部组件。传感器能够检测这些质量上“力的变化”，从而计算出设备的姿态。

然而机械部件的缺点是，在设备快速移动的时候，其灵敏度会大幅降低。而这，正是光学陀螺仪能派上用场的地方。

因为没有移动部件，所以光学陀螺仪的灵敏度和准确度都很高。但由于成本高昂，通常只被最需要精确导航的平台所使用，比如飞机、潜艇、洲际弹道导弹、以及空中和水上无人机。

当前市面上最好的光学陀螺仪，大小与一个高尔夫球差不多。但加州理工的研究团队，已经成功地将它微缩到比一粒米还小。

昆士兰大学无人机高级讲师兼研究员Pauline Pounds在接受TNW采访时称，这项进展有望大幅降低光学陀螺仪的成本，对诸多领域产生显著的影响。

此前的微型无人机，只能用上低精度的传感器，因此对惯性运动的感知较差。不过现在，随着光学陀螺仪体积的缩小，可以显著促进这方面的发展。

此外，这项技术还能延伸至加速度传感器，让基于芯片的导航推算更加精准。这是基于距离检测物体位置的能力，而不像GPS那样需要用到天文定位。

最后，光学陀螺仪的尺寸缩小，有望在未来推动手机动作感应、以及相机防抖等应用。