現(xiàn)代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種,它們都是根據(jù)塞格尼克的理論發(fā)展起來的。塞格尼克理論的要點是這樣的:當光束在一個環(huán)形的通道中前進時,如果環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度,那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉(zhuǎn)動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學環(huán)路轉(zhuǎn)動時,在不同的前進方向上,光學環(huán)路的光程相對于環(huán)路在靜止時的光程都會產(chǎn)生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進的光之間產(chǎn)生干涉來測量環(huán)路的轉(zhuǎn)動速度,就可以制造出干涉式光纖陀螺儀,如果利用這種環(huán)路光程的變化來實現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉,也就是通過調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進而測量環(huán)路的轉(zhuǎn)動速度,就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個簡單的介紹可以看出,干涉式陀螺儀在實現(xiàn)干涉時的光程差小,所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度,而諧振式的陀螺儀在實現(xiàn)干涉時,它的光程差較大,所以它所要求的光源必須有很好的單色性。陀螺儀可以用于地震監(jiān)測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測,提供準確的振動和位移測量。湖南慣性導航系統(tǒng)廠商
陀螺儀在現(xiàn)代科技中扮演著不可或缺的角色。從導航定位到穩(wěn)定控制,從虛擬現(xiàn)實到科學研究,陀螺儀的應用范圍普遍且重要。隨著科技的不斷發(fā)展,陀螺儀的性能和應用也將得到進一步提升和拓展。慣性導航系統(tǒng)就是陀螺儀的一種應用。例如,哈勃望遠鏡,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,用以補充或替代普通載具、船舶、飛機或空間飛船中使用的磁羅盤,或者輔助自行車、摩托車和船舶的穩(wěn)定性,同時也可以用作慣性導航系統(tǒng)的一部分。微機電陀螺儀在智能手機等電子消費品中很受歡迎。山東防爆型慣性導航系統(tǒng)激光陀螺儀則利用光的干涉效應測量角速度,具有高精度和長期穩(wěn)定性,在慣性導航和高精度測量中應用普遍。
陀螺儀在無人機飛行控制系統(tǒng)中的應用,無人機的飛行控制系統(tǒng)是其較主要的組成部分之一,而姿態(tài)的穩(wěn)定控制,則是對無人機順利執(zhí)行各項任務的有效方法。在目前的無人機實際制造與應用中,有的無人機產(chǎn)品是基于三軸陀螺儀和傾角傳感器,來構(gòu)成全姿態(tài)增穩(wěn)控制系統(tǒng)的。無人機姿態(tài)增穩(wěn)控制屬于內(nèi)回路控制,它包括姿態(tài)保持與控制、速度控制等模式。內(nèi)回路控制是在以三軸陀螺儀和傾角傳感器獲取無人機飛行姿態(tài)的基礎(chǔ)上,通過對升降舵、方向舵的控制,完成飛行姿態(tài)的穩(wěn)定與控制。
陀螺儀有什么用?1、導航。陀螺儀自被發(fā)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(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀。2、可以和手機上的攝像頭配合使用,比如防抖,這會讓手機的拍照攝像能力得到很大的提升。3、各類游戲的傳感器 ,比如飛行游戲、體育類游戲,甚至包括一些頭一視角類射擊游戲,陀螺儀完整監(jiān)測游戲者手的位移,從而實現(xiàn)各種游戲操作效果。4、可以用作輸入設備,陀螺儀相當于一個立體的鼠標,這個功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似,甚至可以認為是一種類型。陀螺儀在導航系統(tǒng)中,可以提供準確的方向和位置信息,用于船舶、飛機等的導航。
明白了科里奧利力,就可以來說說微機電陀螺儀了。微機電陀螺儀內(nèi)的主體就是一個質(zhì)量塊,這個質(zhì)量塊會在交替變化的電壓作用下做來回振蕩運動,這種運動本質(zhì)上就是一種直線運動,當陀螺儀開始轉(zhuǎn)動時,受科里奧利力的影響,這個水平振蕩的陀螺儀就會發(fā)生偏轉(zhuǎn),也就是說此時它不只有水平運動,還有垂直運動。運動方式的改變會使電容值發(fā)生微小的變化,而通過感知這種微小的變化就可以了解物體姿態(tài)的變化。當然,單個微機電陀螺儀只能感知一個方向上的姿態(tài)變化,但在手機中裝上兩三個,就能夠全方面準確識別手機的姿態(tài),畢竟這個東西很小,也不占什么地方。陀螺儀在慣性導航儀中,可以用于測量飛行器的姿態(tài)、速度和位置,提供準確的導航數(shù)據(jù)。廣西航姿儀工作原理
激光式陀螺儀采用激光束在Sagnac效應中的干涉現(xiàn)象,實現(xiàn)高精度角速度測量。湖南慣性導航系統(tǒng)廠商
激光陀螺儀,它的結(jié)構(gòu)原理與上面幾種陀螺儀完全不同。激光陀螺實際上是一種環(huán)形激光器,沒有高速旋轉(zhuǎn)的機械轉(zhuǎn)子,但它利用激光技術(shù)測量物體相對于慣性空間的角速度,具有速率陀螺儀的功能。激光陀螺儀的結(jié)構(gòu)和工作是:用熱膨脹系數(shù)極小的材料制成三角形空腔。在空腔的各頂點分別安裝三塊反射鏡,形成閉合光路。腔體被抽成真空,充以氦氖氣,并裝設電極,形成激光發(fā)生器。激光發(fā)生器產(chǎn)生兩束射向相反的激光。當環(huán)形激光器處于靜止狀態(tài)時,兩束激光繞行一周的光程相等,因而頻率相同,兩個頻率之差(頻差)為零,干涉條紋為零。當環(huán)形激光器繞垂直于閉合光路平面的軸轉(zhuǎn)動時,與轉(zhuǎn)動方向一致的那束光的光程延長,波長增大,頻率降低;另一束光則相反,因而出現(xiàn)頻差,形成干涉條紋。單位時間的干涉條紋數(shù)正比于轉(zhuǎn)動角速度。激光陀螺的漂移率低達0.1~0.01度/時,可靠性高,不受線加速度等的影響,已在飛行器的慣性導航中得到應用,是很有發(fā)展前途的新型陀螺儀。湖南慣性導航系統(tǒng)廠商
撓性陀螺儀,轉(zhuǎn)子裝在彈性支承裝置上的陀螺儀。在撓性陀螺儀中應用較廣的是動力調(diào)諧撓性陀螺儀。它由內(nèi)撓性... [詳情]
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