【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的陀螺儀主要是利用角動(dòng)量守恒原理，因此它主要是一個(gè)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，它的轉(zhuǎn)軸指向不隨承載它的支架的旋轉(zhuǎn)而變化。
傳統(tǒng)的陀螺儀主要是利用角動(dòng)量守恒原理，因此它主要是一個(gè)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，它的轉(zhuǎn)軸指向不隨承載它的支架的旋轉(zhuǎn)而變化。
但是MEMS陀螺儀（gyroscope）的工作原理不是這樣的，因?yàn)橐梦C(jī)械技術(shù)在硅片襯底上加工出一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)可不是一件容易的事。MEMS陀螺儀利用科里奧利力——旋轉(zhuǎn)物體在有徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的切向力。下面是導(dǎo)出科里奧利力的方法。有力學(xué)知識(shí)的讀者應(yīng)該不難理解。
在空間設(shè)立動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系（圖一）。用以下方程計(jì)算加速度可以得到三項(xiàng)，分別來自徑向加速、科里奧利加速度和向心加速度。
圖一、動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系
如果物體在圓盤上沒有徑向運(yùn)動(dòng)，科里奧利力就不會(huì)產(chǎn)生。因此，在MEMS陀螺儀的設(shè)計(jì)上，這個(gè)物體被驅(qū)動(dòng)，不停地來回做徑向運(yùn)動(dòng)或者震蕩，與此對(duì)應(yīng)的科里奧利力就是不停地在橫向來回變化，并有可能使物體在橫向作微小震蕩，相位正好與驅(qū)動(dòng)力差90度。（圖二）MEMS陀螺儀通常有兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板。徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體作徑向運(yùn)動(dòng)（有點(diǎn)象加速度計(jì)中的自測(cè)試模式），橫向的電容板測(cè)量由于橫向科里奧利運(yùn)動(dòng)帶來的電容變化（就象加速度計(jì)測(cè)量加速度）。因?yàn)榭评飱W利力正比于角速度，所以由電容的變化可以計(jì)算出角速度。
圖二、MEMS陀螺儀的驅(qū)動(dòng)和傳感
圖三是Z軸MEMS陀螺儀。它采用了閉合回路、數(shù)字輸出和傳感器芯片跟ASIC芯片分開平放連線的封裝方法。
圖三、BOSCH SMG 070原理圖
