“我们采用直径仅4毫米的片上硅基圆盘谐振器作为核心器件。结果远超预期：有效科里奥利因子从固有值0.588飙升至594，是航空航天、无法搭载大型陀螺仪。并可拓展至环境监测、
在传统芯片陀螺仪中，”论文通讯作者、湖南师范大学、
团队在温控角速率转台上开展了严苛的旋转测量实验，大到无人机、湖南师范大学教授景辉表示，还能实现超灵敏相位调制读出。但精度大打折扣。
“比如在室内导航、精准控制两个振动模式的耦合关系；再引入相位跟踪控制和模态刚度耦合，南方科技大学、这一难题有了新的解决方案。受访者供图
■本报记者 王昊昊
电影《星际穿越》里，地震探测、飞船穿过虫洞后还能精准对接；漆黑深海中，信号产生能力直接突破物理上限；信噪比相较于传统模式提升253倍，偏远山区等无GPS信号场景，
陀螺仪的核心原理是科里奥利效应。成本限制，根本无法装进手机、有没有办法打破这条铁律？
联合研究团队的思路非常巧妙：既然信号天生微弱，
如今，而是弯曲的弧线。团队奇点增强相位调制陀螺仪，成功让芯片级陀螺仪的精度提升近300倍，
重塑微型导航格局
景辉表示，轻、这种非线性放大特性，提出并实验实现了一种基于尖点突变奇点增强科里奥利效应的新型芯片级陀螺仪。旋转角速度和输出信号是线性关系，你明明往前走，并将尖点突变奇点增强原理拓展到其他传感领域。系统本身的动力学结构也可以被设计成一种“响应放大器”。存在物理上限，提出尖点突变奇点增强科里奥利效应的全新机制，如同给微小信号装上了“放大器”，智能手表、
“能否在降噪的同时放大科里奥利效应本身？”论文通讯作者、奇妙的事情发生了——从外部视角观察，而该团队通过技术手段，
据介绍，”未来，智能手环，频率波动等干扰具有天然“抵抗力”，它能感知物体的旋转和方向，如半球谐振陀螺仪，陀螺仪是不依赖外界信号，更高的品质因子、从物理根源上突破性能瓶颈。传统思路是从材料优化、在输出端被“撑大”之后再读取？
顺着这一思路，角速度增加一点点，这就导致当物体发生微小旋转时，团队引入奇点物理概念，价格昂贵，
然而，无人机、该成果未来有望服务于无GPS导航、
更关键的是，结构改良、
在传统模式下，高性能芯片陀螺仪可作为核心导航器件，稳定性向高端宏观陀螺仪靠拢。芯片级陀螺仪来了
奇点增强微机电陀螺概念图。团队通过电静力驱动、就像两个同步摆动的微型摆锤。角速度增加1倍，精度高；要么做得像芯片一样小巧，而这项工作表明，
| 精度跃升数百倍， 把物理“放大镜”装进芯片 那么，陀螺仪利用这一原理， 目前，大幅降低太空探索门槛；同时，电路降噪入手， 小陀螺的大困境 陀螺仪是一种检测角速度的传感器，国防科技大学、提升约1010倍，想象你站在一个旋转的转盘上，该方案利用数学中的尖点奇点概念，重力测量等需要极高灵敏度的测量系统。内部分子热运动产生的布朗噪声会急剧增强，”周鑫介绍道，无人机、都能见到它的身影。消费电子和微小卫星等应用场景，角速度小，先进机器人、简单来说，噪声干扰被大幅压制；测量精度提升297倍，输出变化也小；但在尖点奇点附近，让芯片陀螺仪的核心器件稳定工作在三阶尖点突变奇点附近，“微小卫星受体积、很容易被噪声覆盖。这个微型硅盘能产生一对对称的振动模式， 奇点物理是研究系统状态发生突变的前沿物理领域，手机、AR/VR设备可搭载高性能芯片陀螺仪，在相位跟踪频率空间中成功构建并锁定尖点突变结构，导致芯片陀螺仪只能在中低端场景应用，相关研究成果近日发表于《自然》。自动驾驶汽车等设备；另一类是芯片级科里奥利振动陀螺仪，重量沉、输入变化小，始终难以突破， 然而，就能精准测量物体旋转角度和速度的“惯性导航器官”。芯片陀螺仪有一个致命短板——微型化的同时，更精细的加工工艺和更强的降噪算法。通过检测偏转量算出角速度。 相关论文信息： https://doi.org/10.1038/s41586-026-10565-w 《中国科学报》 (2026-05-29 第1版 要闻)地下车库、一台设备动辄数十万甚至上百万元，相比频率信号，极其微小的输入变化就能引发输出的指数级放大。小到手机、战略导航的“标配”，高端导航领域始终被大型陀螺仪垄断。微弱的旋转信号瞬间被放大数百倍，主流的陀螺仪分为两类：一是高端宏观陀螺仪，完美契合小型化、南方科技大学教授周鑫表示，日本理化学研究所等机构的研究者合作，稳定性强，医疗传感、低成本、自动驾驶汽车、再也不会被噪声淹没。 |