下面,我們以單自由度陀螺儀為例,來(lái)解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡(jiǎn)化模型如下圖所示,其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上,y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí),內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用,陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F,形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此,通過(guò)測(cè)量y軸的角速度,我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過(guò)程需要基于動(dòng)量矩定理,這里不再詳細(xì)展開(kāi)。陀螺儀的應(yīng)用范圍普遍,包括航空航天、導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航儀、無(wú)人機(jī)、汽車穩(wěn)定控制等領(lǐng)域。自動(dòng)化采煤陀螺儀價(jià)位
導(dǎo)航系統(tǒng)是利用三角、幾何的法則來(lái)計(jì)算汽車位置的,所以汽車至少要同時(shí)在三個(gè)同步衛(wèi)星的視線之下,才能確定位置。在導(dǎo)航系統(tǒng)直接視線范圍內(nèi)的同步衛(wèi)星越多,定位就越準(zhǔn)確。當(dāng)然,大多數(shù)的同步衛(wèi)星都是在人口密集的大都市的上空,所以當(dāng)你遠(yuǎn)離城區(qū)時(shí),導(dǎo)航系統(tǒng)的效果就不會(huì)太好了甚至根本就不能工作。這就是所謂的“導(dǎo)航盲區(qū)”。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,有導(dǎo)航廠商尋找到了解決之道,而實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)航的奧妙在于一個(gè)小東西——陀螺儀。作為穩(wěn)定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺,能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器,陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。如果沒(méi)有它,就沒(méi)有飛機(jī),沒(méi)有火箭,沒(méi)有現(xiàn)代生活,這恐怕是他的發(fā)明者都沒(méi)有想到的。小小的陀螺儀,讓我們的世界變得更美好。湖南慣導(dǎo)價(jià)格陀螺儀在空間站、衛(wèi)星等航天器中,為姿態(tài)控制和軌道測(cè)量提供關(guān)鍵支持。
陀螺儀,簡(jiǎn)稱陀螺,是用來(lái)測(cè)量、控制物體相對(duì)慣性空間角運(yùn)動(dòng)的慣性器件。陀螺儀傳感器技術(shù)自問(wèn)世以來(lái),發(fā)展至今已有160余年歷史,在導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制等領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。隨著科學(xué)理論的進(jìn)步和工藝水平的不斷提高,基于不同原理的陀螺儀相繼出現(xiàn),各國(guó)對(duì)陀螺儀精度、穩(wěn)定性、可靠性、成本、體積等性能指標(biāo)的不懈追求,極大地促進(jìn)了陀螺儀技術(shù)的發(fā)展。陀螺儀按照工作原理可劃分為:基于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量陀螺效應(yīng)的轉(zhuǎn)子陀螺儀;基于薩奈克效應(yīng)的光學(xué)陀螺儀;基于哥氏效應(yīng)的振動(dòng)陀螺儀;基于現(xiàn)代量子力學(xué)技術(shù)的原子陀螺儀。
陀螺儀在現(xiàn)代科技中扮演著不可或缺的角色。從導(dǎo)航定位到穩(wěn)定控制,從虛擬現(xiàn)實(shí)到科學(xué)研究,陀螺儀的應(yīng)用范圍普遍且重要。隨著科技的不斷發(fā)展,陀螺儀的性能和應(yīng)用也將得到進(jìn)一步提升和拓展。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就是陀螺儀的一種應(yīng)用。例如,哈勃望遠(yuǎn)鏡,或用在水下潛艇的鋼制船體內(nèi)。由于陀螺儀所具有的精度,其也被用于維護(hù)隧道采礦方向的回轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀。[4] 陀螺儀還可用于制作陀螺羅盤(pán),用以補(bǔ)充或替代普通載具、船舶、飛機(jī)或空間飛船中使用的磁羅盤(pán),或者輔助自行車、摩托車和船舶的穩(wěn)定性,同時(shí)也可以用作慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分。微機(jī)電陀螺儀在智能手機(jī)等電子消費(fèi)品中很受歡迎。陀螺儀的制造材料和技術(shù)不斷發(fā)展,使其在精度、尺寸、重量等方面不斷突破。
到了第二次世界大戰(zhàn),各個(gè)國(guó)家都玩命的制造新式武器,德國(guó)人搞了飛彈去炸英國(guó),這是這里導(dǎo)彈的雛形。從德國(guó)飛到英國(guó),千里迢迢怎么讓飛彈能飛到,還能落到目標(biāo)呢?于是,德國(guó)人搞出來(lái)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。慣性制導(dǎo)系統(tǒng)采用用陀螺儀確定方向和角速度,用加速度計(jì)測(cè)試加速度,然后通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算,就可以算出飛彈飛行的距離和路線,然后控制飛行姿態(tài),爭(zhēng)取讓飛彈落到想去的地方。不過(guò)那時(shí)候計(jì)算機(jī)也好,儀器也好,精度都是不太夠的,所以德國(guó)的飛彈偏差很大,想要炸倫敦,結(jié)果炸得到處都是,頗讓英國(guó)人恐慌了一陣。陀螺儀具有高靈敏度、高穩(wěn)定性和抗干擾能力,能滿足各種極端環(huán)境下的測(cè)量需求。陜西慣導(dǎo)安裝
未來(lái),陀螺儀將進(jìn)一步融合人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。自動(dòng)化采煤陀螺儀價(jià)位
陀螺儀的應(yīng)用和總結(jié)。陀螺儀陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問(wèn)世以來(lái)已有大半個(gè)世紀(jì),但直到現(xiàn)也,陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動(dòng)性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運(yùn)動(dòng)特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支,它以物體的慣性為基礎(chǔ),研究旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)力學(xué)特性。自動(dòng)化采煤陀螺儀價(jià)位