陀螺儀在航空飛行領(lǐng)域的應(yīng)用:由于各種電子設(shè)備和電腦控制的高科技發(fā)展,各種現(xiàn)代飛機的設(shè)計大多數(shù)都是靜不穩(wěn)定的,必須利用電子設(shè)備和電腦來輔助控制來使飛機取得良好的飛行控制。這種飛機單純依靠飛行員手指來控制難度會加大。飛機雖然仍能飛行,但是會出現(xiàn)不同程度的搖晃不定,總是處于一種不穩(wěn)定的飛行狀態(tài)。有時重心設(shè)定的不太準(zhǔn)確,稍微有差別,也會使飛機飛行不太穩(wěn)定??罩杏懈鞣N亂流,也會使飛機飛行不夠穩(wěn)定,這時就使用陀螺儀增穩(wěn),飛機就會一直平穩(wěn)的飛行,讓飛行員感覺更容易操控飛機,做出各種動作也更加標(biāo)準(zhǔn)。陀螺儀作為現(xiàn)代導(dǎo)航和控制技術(shù)中的重要組成部分,為多個領(lǐng)域的精確測量和定位提供了不可或缺的支持。高精度慣導(dǎo)市價
隨著物理學(xué)的不斷發(fā)展和進步,陀螺儀的種類也日趨豐富,精度也在不斷提高。目前廣為人知的陀螺儀類型有光纖陀螺儀、激光陀螺儀和MEMS陀螺儀等。雖然MEMS陀螺儀在精度上可能不如光纖和激光陀螺儀,但其體積小、功耗低、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點,使其在自動駕駛領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。MEMS陀螺儀的角速度測量原理基于一種非真實存在的力——科里奧利力。這種力是在非慣性參考系下引入的慣性力,引入之后便可以應(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)定律。我們假設(shè)一個黑色質(zhì)量塊以特定的速度V沿著一個方向移動,當(dāng)外部角速率被施加時,會產(chǎn)生一個垂直于施加角速度方向的力,導(dǎo)致質(zhì)量塊發(fā)生位移。高精度慣導(dǎo)市價新型MEMS陀螺儀因其小型化、低成本和低功耗特點,逐漸取代傳統(tǒng)陀螺儀在消費電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。
但通常多按陀螺儀中所采用的支承方式分類:滾珠軸承自由陀螺儀,它是經(jīng)典的陀螺儀。利用滾珠軸承支承是應(yīng)用較早、較普遍的支承方式。滾珠軸承靠直接接觸,摩擦力矩大,陀螺儀的精度不高,漂移率為每小時幾度,但工作可靠,迄今還用在精度要求不高的場合。一個自由轉(zhuǎn)子陀螺儀(雙自由度陀螺儀)靠內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸角度傳感元件可以測量兩個姿態(tài)角。液浮陀螺儀,又稱浮子陀螺。內(nèi)框架(內(nèi)環(huán))和轉(zhuǎn)子形成密封球形或圓柱形的浮子組件。轉(zhuǎn)子在浮子組件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),在浮子組件與殼體間充以浮液,用以產(chǎn)生所需要的浮力和阻尼。浮力與浮子組件的重量相等者,稱為全浮陀螺;浮力小于浮子組件重量者稱為半浮陀螺。
當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上,便大幅度提升了導(dǎo)航的精確度,它的作用體現(xiàn)在:1、陀螺儀能在GPS信號不好時能繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)航的作用并修正GPS定位不準(zhǔn)的問題,在GPS信號不好時,陀螺儀可根據(jù)已獲知的方位、方向和速度來繼續(xù)進行精確導(dǎo)航,這也是慣性導(dǎo)航技術(shù)的基本原理。同時也可修正GPS信號不好時定位偏差過大的問題。2、陀螺儀能比GPS提供更靈敏準(zhǔn)確的方向和速度,GPS是無法即時發(fā)現(xiàn)車子速度和方向的改變的,要等跑了一段距離之后才能測出,因此當(dāng)你車子在非導(dǎo)航情況下轉(zhuǎn)變了方向后,就會出現(xiàn)小陳那樣的狀況,導(dǎo)航就無法辨識你車子的轉(zhuǎn)向,結(jié)果把方向?qū)уe了。陀螺儀根據(jù)工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域可以分為機械式和激光陀螺儀兩類。
陀螺儀的基本部件有:(1) 陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見其轉(zhuǎn)速近似為常值)(2) 內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu))(3) 附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)?;绢愋停鶕?jù)框架的數(shù)目和支承的形式以及附件的性質(zhì)決定陀螺儀的類型有:三自由度陀螺儀(具有內(nèi)、外兩個框架,使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有兩個轉(zhuǎn)動自由度。在沒有任何力矩裝置時,它就是一個自由陀螺儀)。二自由度陀螺儀(只有一個框架,使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有一個轉(zhuǎn)動自由度)。陀螺儀特點包括響應(yīng)速度快、精度高、不受外部環(huán)境影響等,能夠提供可靠的姿態(tài)控制和導(dǎo)航信息。高精度慣導(dǎo)市價
陀螺儀的發(fā)展推動了慣性導(dǎo)航和航空航天技術(shù)的進步,提高了導(dǎo)航精度和安全性。高精度慣導(dǎo)市價
靜電陀螺儀又稱電浮陀螺。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對轉(zhuǎn)子形成靜電場,用靜電力支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。這種方式屬于球形支承,轉(zhuǎn)子不只能繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),同時也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動,故屬自由轉(zhuǎn)子陀螺儀類型。靜電場只有吸力,轉(zhuǎn)子離電極越近吸力就越大,這就使轉(zhuǎn)子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。用一套支承電路改變轉(zhuǎn)子所受的力,可使轉(zhuǎn)子保持在中心位置。靜電陀螺儀采用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達10~10度/時。它不能承受較大的沖擊和振動。它的缺點是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,成本較高。高精度慣導(dǎo)市價
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