IMU：Inertial Measurement Unit，即慣性測量單元。它是由三軸加速計、三軸陀螺儀、三軸磁力計等多種傳感器組成的模塊。

IMU在無人駕駛汽車、無人機上面應用的比較多，包括手機等很多電子設備也有IMU傳感器的存在。

下面就來講講IMU中三軸加速計、三軸陀螺儀、三軸磁力計的工作原理。

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三軸加速度計三軸加速度傳感器是基于加速度的基本原理去實現工作。

1.測量比力三軸加速度計是一種慣性傳感器，能夠測量物體的比力，即去掉重力后的整體加速度或者單位質量上作用的非引力。當加速度計保持靜止時，加速度計能夠感知重力加速度，而整體加速度為零。在自由落體運動中，整體加速度就是重力加速度，但加速度計內部處于失重狀態，而此時三軸加速度計輸出為零。

2.測量角度

三軸加速度計的原理能夠用來測量角度。直觀地，如圖所示，彈簧壓縮量由加速度計與地面的角度決定。比力能夠通過彈簧壓縮長度來測量。因此在沒有外力作用的情況下，加速度計能夠精確地測量俯仰角和滾轉角，且沒有累積誤差。

MEMS三軸加速度計是采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產生的比力(壓力或者位移)分別正比于電阻、電壓和電容的變化。這些變化可以通過相應的放大和濾波電路進行采集。該傳感器的缺點是受振動影響較大。 介于其測量角度的工作原理三軸加速度計無法測量偏航角：

可測量俯仰角和橫滾角：

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三軸陀螺儀三軸陀螺儀是慣性導航系統的核心敏感器件，其測量精度直接影響慣導系統的姿態解算的準確性。 作用：用于測量單元中的角速度及對角速度積分后角度的計算 原理：理解三軸陀螺儀的原理首先要知道科里奧利力 科里奧利力科里奧利力（Coriolis force）有些地方也稱作哥里奧利力，簡稱為科氏力，是對旋轉體系中進行直線運動的質點由于慣性相對于旋轉體系產生的直線運動的偏移的一種描述。科里奧利力來自于物體運動所具有的慣性。 ---來自百度百科 當一個質點相對于慣性系做直線運動時，因為質點自身慣性，它相對于旋轉體系，其軌跡是一條曲線。立足于旋轉體系，我們認為有一個力驅使質點運動軌跡形成曲線。科氏力就是對這種偏移的一種描述，表示為：

即本來直線的運動當放在一個旋轉體系中直線軌跡會發生偏移，而實際上并直線運動的問題并未受到力的作用，設立這樣一個虛擬的力稱為科里奧利力。

由此我們在陀螺儀中，選用兩塊物體，他們處于不斷的運動中，并令他們運動的相位相差-180度，即兩個質量塊運動速度方向相反，而大小相同。它們產生的科氏力相反，從而壓迫兩塊對應的電容板移動，產生電容差分變化。電容的變化正比于旋轉角速度。由電容即可得到旋轉角度變化。

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三軸磁力計

磁力計能提供裝置在XYZ各軸所承受磁場的數據，接著相關數據會匯入微控制器的運算法，以提供磁北極相關的航向角，利用這些信息可偵測地理方位。

磁力儀是采用三個互相垂直的磁阻傳感器，每個軸向上的傳感器檢測在該方向上的地磁場強度。

上圖為一種采用具有晶體結構的合金材料。它們對外界的磁場很敏感，磁場的強弱變化會導致磁阻傳感器電阻值發生變化。

另外三軸磁力計還可以采用洛倫茲力原理，電流流過磁場產生力，從而驅動電容等變化。

原文標題：IMU中加速度計、陀螺儀、磁力計的工作原理

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責任編輯：haq