陀螺儀的發(fā)展歷程:機(jī)械式 → 小型芯片狀。1850年,法國(guó)物理學(xué)家,萊昂·傅科,發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子由于慣性作用,其旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向固定方向,故用希臘字gyro(旋轉(zhuǎn))和skopein(看)來(lái)命名這種設(shè)備,即陀螺儀(gyro scope),并利用陀螺儀驗(yàn)證了地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1908年,德國(guó)科學(xué)家,赫爾曼·安許茨·肯普費(fèi),設(shè)計(jì)一種單轉(zhuǎn)子擺式陀螺,該系統(tǒng)可以憑借重力力矩自動(dòng)尋找方向,解決了艦船導(dǎo)航的問(wèn)題。二戰(zhàn)期間,德國(guó),利用陀螺儀,為V-2火箭裝備了慣性制導(dǎo)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)陀螺儀技術(shù)在導(dǎo)彈制導(dǎo)領(lǐng)域的初次應(yīng)用。使用陀螺儀確定方向和角速度,使用加速度計(jì)計(jì)算加速度,計(jì)算得出飛彈飛行的距離與路線,同時(shí)控制飛行姿態(tài),以爭(zhēng)取讓飛彈落到想去的地方光纖陀螺儀利用光纖環(huán)路的Sagnac效應(yīng),通過(guò)檢測(cè)相位差來(lái)獲得角速度信息。深圳抗電磁航姿儀
整合MEMS加速計(jì)和陀螺儀地磁的模塊正在進(jìn)入廉價(jià)的電子玩具市場(chǎng),傳感器模塊提供的動(dòng)作感應(yīng)功能可實(shí)現(xiàn)互動(dòng)的游戲體驗(yàn),還能讓更小的兒童上網(wǎng)分享快樂(lè):孩子們很快就能夠創(chuàng)造自己的虛擬娃娃和人物,用自然的動(dòng)作玩這些玩具,不再使用按鈕或鍵盤一類的東西,甚至可以在網(wǎng)上與全球的小朋友一起分享游戲。就像幾年前加速計(jì)的成功故事一樣,意法半導(dǎo)體較近掀起了MEMS陀螺儀消費(fèi)浪潮,為市場(chǎng)提供一系列可靠的低廉的微型陀螺儀,增強(qiáng)多種消費(fèi)電子產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)跟蹤功能,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)感更強(qiáng)的用戶體驗(yàn)。憑借在MEMS技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)和更智能的封裝技術(shù)上不斷取得的進(jìn)步,結(jié)合較先進(jìn)的生產(chǎn)線和戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,意法半導(dǎo)體進(jìn)一步加強(qiáng)了其MEMS傳感器在消費(fèi)電子和手機(jī)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。福建慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定制船舶導(dǎo)航系統(tǒng)中,陀螺儀可提供精確的方向信息,幫助船舶避開(kāi)暗礁和淺灘。
陀螺儀的特性。接下來(lái),我們用圖來(lái)說(shuō)說(shuō)陀螺儀的特性?!巴勇輧x”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進(jìn)動(dòng)性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中具有動(dòng)量矩H,在不受外力矩作用時(shí),自轉(zhuǎn)軸將相對(duì)慣性空間保持方向不變的特性。進(jìn)動(dòng)性。進(jìn)動(dòng)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(zhuǎn),內(nèi)框能夠繞內(nèi)框軸旋轉(zhuǎn),中間是旋轉(zhuǎn)的陀螺和自轉(zhuǎn)軸。進(jìn)動(dòng)性是指的這樣的現(xiàn)象:陀螺儀,在陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,如果按如圖所示用力作用于內(nèi)框架,會(huì)使得外框架按如圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng),從而導(dǎo)致動(dòng)量矩H(即自轉(zhuǎn)軸的方向)相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)?;蛘吡硗庖环N情況:陀螺儀,用力推動(dòng)外框,使得內(nèi)框架繞內(nèi)框軸轉(zhuǎn)動(dòng)。類似于牛頓第三定律,當(dāng)推動(dòng)外框架或者內(nèi)框架改變動(dòng)量矩H的方向時(shí),陀螺儀會(huì)產(chǎn)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。
陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件,即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào),以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。陀螺儀可以用于無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制和導(dǎo)航,提供準(zhǔn)確的飛行數(shù)據(jù)。
傳感器,陀螺儀傳感器是一個(gè)簡(jiǎn)單易用的基于自由空間移動(dòng)和手勢(shì)的定位和控制系統(tǒng)。在假象的平面上揮動(dòng)鼠標(biāo),屏幕上的光標(biāo)就會(huì)跟著移動(dòng),并可以繞著鏈接畫圈和點(diǎn)擊按鍵。當(dāng)你正在演講或離開(kāi)桌子時(shí),這些操作都能夠很方便地實(shí)現(xiàn)。 陀螺儀傳感器原本是運(yùn)用到直升機(jī)模型上的,目前已經(jīng)被普遍運(yùn)用于手機(jī)這類移動(dòng)便攜設(shè)備上(IPHONE的三軸陀螺儀技術(shù))。MEMS陀螺儀,基于MEMS的陀螺儀價(jià)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(jìn)行補(bǔ)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(tǒng)正是通過(guò)這種方式,對(duì)低成本的MEMS陀螺儀進(jìn)行輔助補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的?;贛EMS 技術(shù)的陀螺因其成本低,能批量生產(chǎn),已經(jīng)能夠普遍應(yīng)用于汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)用設(shè)備、特種設(shè)備等低成本需求應(yīng)用中。激光陀螺儀因其高精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,在導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及科研實(shí)驗(yàn)中得到普遍應(yīng)用。廣東慣導(dǎo)制造商
陀螺儀的誤差來(lái)源包括溫度、濕度、振動(dòng)等,研究人員致力于降低這些因素的影響。深圳抗電磁航姿儀
其穩(wěn)定性隨以下的物理量而改變:1、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大,穩(wěn)定性愈好;2、轉(zhuǎn)子角速度愈大,穩(wěn)定性愈好。所謂的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”,是描述剛體在轉(zhuǎn)動(dòng)中的慣性大小的物理量。當(dāng)以相同的力矩分別作用于兩個(gè)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同剛體時(shí),它們所獲得的角速度一般是不一樣的,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的剛體所獲得的角速度小,也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的慣性大;反之,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的剛體所獲得的角速度大,也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的慣性小。進(jìn)動(dòng)性,當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)動(dòng)性。進(jìn)動(dòng)性的大小有三個(gè)影響的因素:1、外界作用力愈大,其進(jìn)動(dòng)角速度也愈大;2、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大,進(jìn)動(dòng)角速度愈小;3、轉(zhuǎn)子的角速度愈大,進(jìn)動(dòng)角速度愈小。深圳抗電磁航姿儀
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