陀螺儀,簡稱陀螺,是用來測量、控制物體相對慣性空間角運動的慣性器件。陀螺儀傳感器技術自問世以來,發展至今已有160余年歷史,在導航、制導與控制等領域得到了普遍應用。隨著科學理論的進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,各國對陀螺儀精度、穩定性、可靠性、成本、體積等性能指標的不懈追求,極大地促進了陀螺儀技術的發展。陀螺儀按照工作原理可劃分為:基于旋轉質量陀螺效應的轉子陀螺儀;基于薩奈克效應的光學陀螺儀;基于哥氏效應的振動陀螺儀;基于現代量子力學技術的原子陀螺儀。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,是導航和慣性導航系統中不可或缺的部分。陜西航姿儀廠家直銷
其穩定性隨以下的物理量而改變:1、轉子的轉動慣量愈大,穩定性愈好;2、轉子角速度愈大,穩定性愈好。所謂的“轉動慣量”,是描述剛體在轉動中的慣性大小的物理量。當以相同的力矩分別作用于兩個繞定軸轉動的不同剛體時,它們所獲得的角速度一般是不一樣的,轉動慣量大的剛體所獲得的角速度小,也就是保持原有轉動狀態的慣性大;反之,轉動慣量小的剛體所獲得的角速度大,也就是保持原有轉動狀態的慣性小。進動性,當轉子高速旋轉時,若外力矩作用于外環軸,陀螺儀將繞內環軸轉動;若外力矩作用于內環軸,陀螺儀將繞外環軸轉動。其轉動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性,叫做陀螺儀的進動性。進動性的大小有三個影響的因素:1、外界作用力愈大,其進動角速度也愈大;2、轉子的轉動慣量愈大,進動角速度愈小;3、轉子的角速度愈大,進動角速度愈小。自動化采煤慣導規格陀螺儀的主要作用是測量和維持物體的角速度和姿態,為導航、制導等領域提供支持。
陀螺儀的特性。接下來,我們用圖來說說陀螺儀的特性。“陀螺儀”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進動性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。進動性。進動性是二自由度陀螺儀里面的概念。二自由度陀螺儀模型如下:陀螺儀。外框能夠繞外框軸旋轉,內框能夠繞內框軸旋轉,中間是旋轉的陀螺和自轉軸。進動性是指的這樣的現象:陀螺儀,在陀螺轉子高速轉動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內框架,會使得外框架按如圖所示方向轉動,從而導致動量矩H(即自轉軸的方向)相應轉動。或者另外一種情況:陀螺儀,用力推動外框,使得內框架繞內框軸轉動。類似于牛頓第三定律,當推動外框架或者內框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產生反作用力矩,其大小與外力矩相等,方向相反。這也是陀螺儀的基本特性之一。
傳感器,陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統。在假象的平面上揮動鼠標,屏幕上的光標就會跟著移動,并可以繞著鏈接畫圈和點擊按鍵。當你正在演講或離開桌子時,這些操作都能夠很方便地實現。 陀螺儀傳感器原本是運用到直升機模型上的,目前已經被普遍運用于手機這類移動便攜設備上(IPHONE的三軸陀螺儀技術)。MEMS陀螺儀,基于MEMS的陀螺儀價格相比光纖或者激光陀螺便宜很多,但使用精度非常低,需要使用參考傳感器進行補償,以提高使用精度。ADI公司是低成本的MEMS陀螺儀的主要制造商,VMSENS提供的AHRS系統正是通過這種方式,對低成本的MEMS陀螺儀進行輔助補償實現的。基于MEMS 技術的陀螺因其成本低,能批量生產,已經能夠普遍應用于汽車牽引控制系統、醫用設備、特種設備等低成本需求應用中。陀螺儀可以用于船舶和航空器的姿態穩定控制,提高航行的安全性和穩定性。
由于光纖陀螺儀具有結構緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優點,所以目前光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀,成為現代導航儀器中的關鍵部件。同時,激光陀螺儀也有突破,它通過光程差來測量旋轉角速度,優點和光纖陀螺儀差不多,但成本高一些。而我們現在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,它精度并不如前面說到的光纖和激光陀螺儀,需要參考其他傳感器的數據才能實現功能,但其體積小、功耗低、易于數字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產,非常適合手機、汽車牽引控制系統、醫療器材這些需要大規模生產的設備。汽車行業中,陀螺儀可用于車輛穩定性控制、導航系統等,提高駕駛安全性。自動化采煤慣導規格
陀螺儀的發展和應用將進一步推動導航、航空航天、智能設備等領域的發展和創新。陜西航姿儀廠家直銷
光纖陀螺儀,從20世紀60年代開始,美國海軍研究辦公室希望發展一種比氦-氖環形激光陀螺儀的成本更低、制造流程更簡單、精度更高的光纖角速度傳感器,也就是俗稱的光纖陀螺。目前,較為常見的光纖陀螺儀是相敏光纖陀螺儀,通過測量在一個光纖線圈中的兩束反向傳播光束的相移以敏感載體轉動,從而計算出其角速率。因此,光纖陀螺儀的精度主要取決于其采用的光纖種類和光電檢測系統,偏值一般處于0.001度/時-0.0002度/時之間。現在,光纖陀螺儀已經被普遍應用于魚雷、戰術導彈、潛艇和航天器等。陜西航姿儀廠家直銷