如果大家不理解,舉個例子,前面有一個大樓,用手機攝像頭對準它,馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關參數(shù),比如樓的高度,寬度,海拔,如果連接到數(shù)據(jù)庫,甚至可以得到這座大廈的物主、建設時間、現(xiàn)在的用途、可容納的人數(shù)等。陀螺儀較新技術簡介和發(fā)展趨勢,目前,陀螺儀技術正在由傳統(tǒng)的機械轉子陀螺向以光學陀螺儀為表示的新型陀螺儀轉變,下面再簡要介紹幾種處在技術領域前沿的新型陀螺儀技術,希望能夠幫助讀者開闊視野,了解到國外陀螺儀技術的較新發(fā)展。陀螺儀在航空航天領域的應用范圍普遍,如飛行器姿態(tài)控制、慣性導航系統(tǒng)等??拐鹜勇輧x生產廠家
陀螺儀的分類:按照原理,可以分為機電式陀螺儀(以經典力學為基礎)、光電類陀螺儀(以近代物理學效應為基礎),機電式陀螺儀(以經典力學為基礎):轉子式陀螺儀:滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等;新型振動陀螺儀:音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機電陀螺(MEMS)等;光電類陀螺儀(以光學Sagnac效應測量運載體旋轉運動為基礎);激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學陀螺等;機電式:高速旋轉的機械轉子,高速轉子容易產生質量不平衡,容易受到加速度的影響;啟動時間較長,且需要一定的預熱時間;MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理,將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比的直流電壓信號。天津車載慣性導航系統(tǒng)陀螺儀特點包括響應速度快、精度高、不受外部環(huán)境影響等,能夠提供可靠的姿態(tài)控制和導航信息。
激光陀螺儀,它的結構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,沒有高速旋轉的機械轉子,但它利用激光技術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。激光陀螺儀的結構和工作是: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動時,與轉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。
當陀螺儀應用到車載導航上,便大幅度提升了導航的精確度,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)揮導航的作用并修正GPS定位不準的問題,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)進行精確導航,這也是慣性導航技術的基本原理。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,因此當你車子在非導航情況下轉變了方向后,就會出現(xiàn)小陳那樣的狀況,導航就無法辨識你車子的轉向,結果把方向導錯了。陀螺儀可以用于激光測距儀的姿態(tài)校準和精確測量,提高測量的準確性。
陀螺儀讓飛行員感覺較明顯的是降落的時候,而較需要陀螺儀幫助的也是飛機的降落。因為降落的飛機由于速度較慢,臨近失速點,這時更容易受風的影響而導致機翼上下晃動,這時就要不斷的用手指去調整飛機姿態(tài)使其保持水平不變而逐步下降高度,很多新手飛行員有時修正過多,飛機就會產生更大的晃動,很容易進入失速而導致降落失敗。但是如果將陀螺儀打開增穩(wěn)狀態(tài),由于陀螺儀的傳感器非常敏感,機翼稍微有輕微下壓,陀螺儀立即發(fā)出指令讓打副翼讓飛機回平,這個過程發(fā)生的很快,以至于你都可能看不到機翼下壓就已經被陀螺儀修正了。所以你將會看到飛機總是非常平穩(wěn)的保持水平不變而逐步下降高度,對飛行員有很大的幫助。陀螺儀可以抵抗外界干擾和振動,提供穩(wěn)定可靠的測量結果。天津車載慣性導航系統(tǒng)
陀螺儀可以用于機器人的姿態(tài)控制和運動規(guī)劃,提高機器人的靈活性和精確性??拐鹜勇輧x生產廠家
氦-氖環(huán)形激光陀螺儀,相比傳統(tǒng)的機械式轉子陀螺儀,主要優(yōu)點是無機械轉子,結構簡單(少于20個部件),抗振動性能好,啟動快,可靠性高,數(shù)字輸出。此外,一些研究人員還提出用固態(tài)增益介質替換氦-氖氣體,能夠使陀螺儀的工作壽命更長、成本更低和制造更簡單,這種陀螺也被稱為固態(tài)環(huán)形激光陀螺儀(固態(tài)RLG)。目前,基于氦-氖環(huán)形激光陀螺儀的慣性導航系統(tǒng)已經普遍應用在航空和航海導航、戰(zhàn)略導彈的導航、制導與控制領域,成為主要的高性能陀螺儀之一??拐鹜勇輧x生產廠家