单自由度陀螺仪

对于机械陀螺仪，除了转子轴的方向之外，具有陀螺转子相对于仪器壳体的自由度的陀螺仪被称为单自由度陀螺仪。根据输出轴的不同约束力矩，单自由度陀螺仪可分为三种主要类型：速率陀螺仪，积分陀螺仪和二次积分陀螺仪。
单自由度陀螺结构示意图结构如图所示。在惯性导航系统中使用浮动型单自由度（或两个自由度）陀螺仪。
陀螺转子和陀螺仪的内圈构成陀螺浮子组件，内圈以密封圆柱的形式给出，内圈轴也称为输出轴，输出轴通过陀螺固定在壳体上。一个精密的宝石轴承，使转子除了旋转轴的高速旋转外，相对的壳体只能绕输出轴移动，而角动量H（见图）只有一度关于惯性空间的自由。
单自由度陀螺仪的精度取决于输出轴周围的扰动扭矩量。为了减小输出轴周围的摩擦力矩，采用悬挂技术，即由封闭圆柱体制成的内圈放置在高密度浮动液体中。
整个浮子的重量被浮子吸收。通过这种方式，宝石轴承仅用作定位。
此外，人们经常使用浮子上的浮子的阻尼效果来代替图中的阻尼器C.从工作原理来看，图中这种结构的陀螺仪在没有弹簧时称为整体陀螺仪。当阻尼效应可以忽略不计时，输出轴上只有弹性约束，称为速率陀螺仪。
单自由度陀螺仪的基本原理如右图所示。它由转子和内圈组成。
转子装置安装在内圈轴承上，并且相对于内轴以高速围绕内轴以恒定的角速度Ω旋转。内圈通过一对轴承连接到陀螺仪壳体，并且可相对于壳体绕内圈轴Y旋转。
内圈轴Y和转子自转轴Z彼此垂直，并与之相比较。在点O处，交点是陀螺仪的固定固定点，并且陀螺仪的所有角运动以固定点O以特定的瞬时角速度旋转。
从图中可以看出，单自由度陀螺仪实际上具有两个角度自由度：一个是转子可以围绕旋转轴线OZ相对于内圈旋转，旋转角度表示由γ;另一个是带有转子的内圈可绕内圈轴线OY相对于壳体旋转，并且拐角用β表示。在单自由度陀螺仪的实际应用中，主要研究陀螺转子旋转轴OZ的运动特性，即OZ轴绕内圈轴OY的运动特性。
研究了套管旋转角β。因此，所谓的单自由度陀螺仪实际上是指在OZ轴上仅具有一个旋转自由度的陀螺仪。


单自由度陀螺仪与二自由度陀螺仪相比具有一些实际优势，因为它仅限于需要制造的一个轴（输出轴）以便干涉扭矩很小。虽然单自由度陀螺仪具有这种优势，但它们的使用比二自由度陀螺仪更复杂。
由单自由度陀螺仪组成的伺服系统不是简单的位置跟踪系统。速度积分陀螺仪是伺服系统的组成部分，其动态特性对伺服系统的性能影响很大。