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。陀螺儀的誤差來源包括溫度、濕度、振動(dòng)等,研究人員致力于降低這些因素的影響。吉林慣導(dǎo)定制
陀螺儀的分類:按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱二自由度陀螺儀)。前者用于測定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測定姿態(tài)角速度,因此常稱單自由度陀螺儀為。浮子陀螺由于利用浮力支承,摩擦力矩減小,陀螺儀的精度較高,但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補(bǔ)這一不足,通常在液浮的基礎(chǔ)上增加磁懸浮,即由浮液承擔(dān)浮子組件的重量,而用磁場形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置。現(xiàn)代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和動(dòng)壓氣浮并用的三浮陀螺儀。這種陀螺儀比滾珠軸承陀螺儀的精度高,漂移率為0.01度/時(shí)。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴(yán)格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。湖南煤機(jī)導(dǎo)向陀螺儀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(zhǔn)確的振動(dòng)和位移測量。
陀螺儀的分類:按照原理,可以分為機(jī)電式陀螺儀(以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ))、光電類陀螺儀(以近代物理學(xué)效應(yīng)為基礎(chǔ)),機(jī)電式陀螺儀(以經(jīng)典力學(xué)為基礎(chǔ)):轉(zhuǎn)子式陀螺儀:滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等;新型振動(dòng)陀螺儀:音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機(jī)電陀螺(MEMS)等;光電類陀螺儀(以光學(xué)Sagnac效應(yīng)測量運(yùn)載體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ));激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學(xué)陀螺等;機(jī)電式:高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)子,高速轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡,容易受到加速度的影響;啟動(dòng)時(shí)間較長,且需要一定的預(yù)熱時(shí)間;MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理,將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號(hào)。
陀螺儀到底有什么用呢?頭一大用途,導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導(dǎo)航,先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實(shí)際上,目前很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀。第二大用途,可以和手機(jī)上的攝像頭配合使用,比如防抖,這會(huì)讓手機(jī)的拍照攝像能力得到很大的提升。第三大用途,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(shí)現(xiàn)各種游戲操作效果。第四大用途,可以用作輸入設(shè)備,陀螺儀相當(dāng)于一個(gè)立體的鼠標(biāo),這個(gè)功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似,甚至可以認(rèn)為是一種類型。陀螺儀分為機(jī)械式、激光式和光纖式三大類,各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢和局限性。
MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢:1、體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等;2、低成本;3、高可靠性、內(nèi)部無轉(zhuǎn)動(dòng)部件,全固態(tài)裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長;4、低功耗;5、大量程,適于高轉(zhuǎn)速大g值的場合;6、易于數(shù)字化、智能化,可數(shù)字輸出,溫度補(bǔ)償,零位校正等。陀螺儀工作原理:消費(fèi)電子設(shè)備早在幾年前就開始使用MEMS加速計(jì)。 從游戲機(jī)到手機(jī),從筆記本電腦到白色家電,運(yùn)動(dòng)控制式用戶界面和增強(qiáng)的保護(hù)系統(tǒng)給所有的消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來很多好處。與其他傳感器(如加速度計(jì))相結(jié)合,陀螺儀能實(shí)現(xiàn)更為精確的姿態(tài)解算。北京抗電磁陀螺儀
陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)無需外部參考的導(dǎo)航,適用于各種環(huán)境和條件下的導(dǎo)航需求。吉林慣導(dǎo)定制
測量的物理量:(1)角速度,測量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):繞x軸旋轉(zhuǎn);偏航角(yaw):繞z軸旋轉(zhuǎn);翻滾角(roll):繞y軸旋轉(zhuǎn);主要參數(shù),通用參數(shù)(傳感器);線性誤差:傳感器測量值與實(shí)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(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù):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(dòng)態(tài)誤差;非線性度:滿量程的誤差;初始零漂;零漂溫度系數(shù)。吉林慣導(dǎo)定制
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(yīng)用較廣的是動(dòng)力調(diào)諧撓性陀螺儀。它由內(nèi)撓性... [詳情]
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2025-06-05