另一個內部萬向節安裝在陀螺儀框架(外部萬向節)中,以便圍繞其自身平面的軸方向進行樞軸轉動,且該軸方向總是垂直于陀螺儀框架(外部萬向節)的樞軸線。由此這個內部萬向節可以在兩個角度上自由旋轉。中心輪盤的旋轉軸向就是旋轉軸。轉子被限制為繞著一個總是垂直于內部萬向節的軸方向上旋轉。所以轉子可以在三個角度上自由旋轉,其軸只有兩個。中心輪盤出入軸上所施加的力會通過輸出軸上的反作用力相應反饋出來。通過自行車的前輪,就可以很容易理解這些陀螺儀的運行。如果車輪偏離垂直方向,使車輪頂部向左移動,車輪的前緣也會向左轉動。換句話說,在一個轉動的輪盤的軸上的旋轉會產生第三個軸上的旋轉。陀螺儀可以用于醫療設備的姿態穩定和運動追蹤,提高手術的精確性和安全性。自動化采煤慣性導航系統
陀螺儀分為單自由度陀螺儀與雙自由度陀螺儀,雙自由度陀螺儀為陀螺轉子增加了兩個自由度,即為雙自由度陀螺儀。單自由度陀螺儀為陀螺轉子增加了一個自由度。兩種陀螺儀均可敏感角速度,只不過陀螺儀進動性表現不同。下面以單自由度陀螺儀解釋陀螺儀敏感角速度原理。慣性器件:陀螺儀敏感角速度原理。單自由度陀螺儀內部構造。z軸為陀螺轉子主軸(虛線為陀螺轉子);y軸為缺少自由度的軸,也為輸入軸;x軸為輸出軸。由上述分析可知,x,z方向的角速度并不能使轉子隨著基座運動,即相對慣性空間不變;當且只當y軸方向的角速度使的轉子在x軸方向進動,即相對于慣性空間運動。因此測量x軸的角速度即可測量載體在y軸的角速度。總之,單自由度陀螺儀可以敏感某一軸相對慣性空間的角速度。自動化采煤慣性導航系統陀螺儀特點包括響應速度快、精度高、不受外部環境影響等,能夠提供可靠的姿態控制和導航信息。
陀螺儀的作用,這陀螺儀和重力傳感器有什么區別呢?區別很多,但較大的區別就是重力傳感對于空間上的位移感受維較少,能做到6個方向的感應就已經很不錯了,而陀螺儀則是全方面的。這很重要,毫不夸張的說,這兩者不是一個級別上的產品。可能看到這里,大家還是會覺得有些迷惑,既然陀螺儀很厲害,那么它在手機上到底有什么用呢?我們不妨來看看。導航。陀螺儀自被發明開始,就用于導航,先是德國人將其應用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導航能力將達到前所未有的水準。實際上,目前很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機上安裝了相應的軟件,其導航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機上用的導航儀。
高速轉動的剛體被大家稱為陀螺,利用支撐架增加一個或兩個自由度制作而成的陀螺儀具有特殊的性質:定軸性、進動性,利用這兩個性質根據牛頓定律可以計算出某一方向的角速度。慣性器件一:陀螺儀敏感角速度原理-有駕定軸性:高速運轉的剛體在不受外力矩的作用下旋轉軸方向相對慣性空間不變。進動性:陀螺儀轉子高速轉動時,陀螺儀內環軸方向受力后,陀螺主軸繞外環軸轉動;外環軸方向受力后,陀螺主軸繞內環轉動。這與轉子靜止時不同。陀螺儀可以實現高精度的姿態控制,用于飛行器、導彈等的穩定控制。
三軸陀螺儀主要用來測量無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度,并根據角速度積分計算角度的改變。而一般采用雙軸傾角傳感器,與三軸陀螺儀構成全姿態增穩控制回路。陀螺儀測量得到的角速度信息用作增穩反饋控制,使飛機操縱起來變的更“遲鈍”一些,從而利用傾角傳感器測得飛機橫滾角和俯仰角。然后將陀螺儀測得的角速率信息和傾角傳感器測得的姿態角進行捷聯運算,得到融合后的姿態信息。這種較為復雜的捷聯算法,能夠使姿態精度得到很大提高。陀螺儀可以實現無需外部參考的導航,適用于各種環境和條件下的導航需求。高精度陀螺儀作用
機械式陀螺儀利用旋轉物體的穩定性原理,通過檢測陀螺儀殼體的轉動角速度來確定方向。自動化采煤慣性導航系統
測量的物理量:(1)角速度,測量的物理量是偏轉、傾斜時的轉動角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):繞x軸旋轉;偏航角(yaw):繞z軸旋轉;翻滾角(roll):繞y軸旋轉;主要參數,通用參數(傳感器);線性誤差:傳感器測量值與實際物理值之間的誤差;分辨率:可檢測到的較小物理量單位;采樣頻率:單位時間內的采樣次數。陀螺儀重要參數:量程:為角速度單位(dps,degree per second);靈敏度(刻度因子):較小分辨的角速度;靈敏度初始誤差;靈敏度動態誤差;非線性度:滿量程的誤差;初始零漂;零漂溫度系數。自動化采煤慣性導航系統