陀螺儀是什么?陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。用途:陀螺儀普遍應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括:航空和航天:飛機(jī)、直升機(jī)和航天器的導(dǎo)航和姿態(tài)控制;汽車:電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)和自適應(yīng)巡航控制(ACC);機(jī)器人:平衡和姿態(tài)控制;虛擬現(xiàn)實(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(AR):頭部跟蹤和手勢控制;消費電子產(chǎn)品:智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的屏幕翻轉(zhuǎn)和方向鎖定。原理:陀螺儀的工作原理基于角動量守恒定律。當(dāng)陀螺高速旋轉(zhuǎn)時,它會產(chǎn)生一個稱為角動量的物理量。當(dāng)陀螺受到外力的作用而旋轉(zhuǎn)(角速度),角動量會改變方向,產(chǎn)生一個與角速度成正比的力矩。通過測量這個力矩,陀螺儀可以確定旋轉(zhuǎn)速度和方向。陀螺儀可以用于地理測量和地圖制作,提供準(zhǔn)確的地理信息。天津慣導(dǎo)批發(fā)
誰能講講陀螺儀的原理?機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的主要構(gòu)造是高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子和陀螺主軸。通過在陀螺主軸上安裝內(nèi)環(huán)架,即可構(gòu)成單自由度陀螺儀(總共兩自由度)。若再在外環(huán)架之外添加一環(huán),則形成雙自由度陀螺儀(共有三自由度)。再輔以驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的力矩馬達(dá)和信號傳感器等組件,一個完整的陀螺儀就誕生了。機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀主要依賴角動量守恒定律中的定軸性和進(jìn)動性兩大特性來進(jìn)行角速度測量。(1)定軸性指的是陀螺轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)且沒有外力作用時,其自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中會保持穩(wěn)定不變的指向,即始終指向一個固定的方向。(2)進(jìn)動性則表現(xiàn)為當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動;若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)動角速度的方向與外力矩的作用方向是相互垂直的。浙江自動化采煤陀螺儀機(jī)械式陀螺儀的結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低,但精度相對較低,適用于中低精度場合。
1950s,美國查爾斯·史塔克·德雷伯實驗室,采用液浮支撐技術(shù),研制出液浮陀螺儀,使陀螺儀的精度達(dá)到了慣性級要求。1960s,美國羅伯特·克雷格,研制出動力調(diào)諧陀螺儀,在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和特種飛機(jī)等平臺成功應(yīng)用1963,美國研制出激光陀螺儀,隨后將其應(yīng)用到飛機(jī)與戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈1964,美國研制出靜電陀螺儀,并于1979年將其應(yīng)用于“三叉戟”彈道導(dǎo)彈核潛艇,使得潛艇導(dǎo)航能力實現(xiàn)質(zhì)的飛躍1990s,以微機(jī)電陀螺儀(MEMS)、半球諧振陀螺儀(RG)為表示的振動陀螺儀,以及以核磁共振陀螺儀(NMRG)、原子干涉陀螺儀(AIG)為表示的原子陀螺儀快速發(fā)展。
不過,從此以后,以陀螺儀為主要的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)就被普遍應(yīng)用于航空航天,這里的導(dǎo)彈里面依然有這套東西,而隨著需求的刺激,陀螺儀也在不斷進(jìn)化。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀,機(jī)械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀(jì)七十年代以來,現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的階段。1976年等提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想,到八十年代以后,現(xiàn)代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。陀螺儀的作用主要在于測量和記錄物體的角速度和方向變化,是導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中不可或缺的部分。
原子陀螺儀,由于各國的高度關(guān)注,原子陀螺儀技術(shù)不斷取得突破性進(jìn)展,已開始逐漸從實驗室步入工程化并較終通往產(chǎn)業(yè)化。核磁共振陀螺儀具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等明顯特點,與MEMS工藝技術(shù)相結(jié)合,有望實現(xiàn)芯片型慣性級陀螺儀,并以捷聯(lián)式方案應(yīng)用到微小型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、微小衛(wèi)星、小型飛行器和自主式水下航行器等裝備上。原子干涉陀螺儀具有超髙的理論精度,特別適合作為高精度平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的傳感器,應(yīng)用到戰(zhàn)略武器裝備上,但目前來看,原子干涉陀螺儀距離較終產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍面臨許多技術(shù)困難,需要做好中長期的規(guī)劃部署。陀螺儀可以用于醫(yī)療設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定和運(yùn)動追蹤,提高手術(shù)的精確性和安全性。福建慣導(dǎo)使用方法
陀螺儀利用陀螺效應(yīng),即旋轉(zhuǎn)物體的角動量會保持不變,來測量物體的旋轉(zhuǎn)。天津慣導(dǎo)批發(fā)
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,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀(jì),但直到現(xiàn)也,陀螺儀仍在吸引著人們對它進(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)動特性的理論是繞定點運(yùn)動剛體動力學(xué)的一個分支,它以物體的慣性為基礎(chǔ),研究旋轉(zhuǎn)物體的動力學(xué)特性。天津慣導(dǎo)批發(fā)