這個黑色的小方塊有著一個名字,叫做“微機(jī)電陀螺儀”。微機(jī)電陀螺儀雖然也叫陀螺儀,但無論是外在還是內(nèi)在,都與陀螺沒有什么關(guān)系,它之所以能夠測定物體的姿態(tài),是利用了科里奧利力??评飱W利力是由法國氣象學(xué)家科里奧利所提出的,簡言之就是在一個旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)里,如果有一個直線移動的物體,那么就會受到這個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的影響,移動路線發(fā)生偏轉(zhuǎn),變?yōu)橐粭l曲線。地球在自轉(zhuǎn),所以地球就是這樣一個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),由于地球自西向東旋轉(zhuǎn),所以在北半球,不論從哪個方向吹來的風(fēng),都會向右偏轉(zhuǎn),而在南半球則恰好相反,風(fēng)會向左偏。陀螺儀可以測量物體的旋轉(zhuǎn)速度和角度,從而幫助確定物體的方向和位置。實時航姿儀參考價
光學(xué)陀螺儀,光學(xué)陀螺儀因其精度高、穩(wěn)定性高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢,是目前捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中使用的主流產(chǎn)品,在市場中仍占據(jù)著主導(dǎo)地位。激光陀螺儀近年來不斷朝著高精度、小型化、低成本的方向快速發(fā)展,但如何更有效地減小閉鎖效應(yīng),更好地提升激光陀螺儀的精度仍是亟待突破的難題。光纖陀螺儀雖然晚于激光陀螺儀出現(xiàn),但發(fā)展勢頭迅猛,美國、法國、俄羅斯和日本等發(fā)達(dá)國家,研制的新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),滿足了不同領(lǐng)域的實際應(yīng)用需求,下階段,融合多種技術(shù),從精度、穩(wěn)定性、體積和成本等方面提高光纖陀螺儀的整體性能,并采用有效手段克服外界環(huán)境的影響,將是光纖陀螺儀的重點研究方向。江西頂管導(dǎo)向陀螺儀陀螺儀在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍普遍,如飛行器姿態(tài)控制、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。
1850年法國物理學(xué)家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉(zhuǎn),首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中地的轉(zhuǎn)子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表。陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀(jì),但直到現(xiàn)在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進(jìn)行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動性。
誰能講講陀螺儀的原理?機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的主要構(gòu)造是高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子和陀螺主軸。通過在陀螺主軸上安裝內(nèi)環(huán)架,即可構(gòu)成單自由度陀螺儀(總共兩自由度)。若再在外環(huán)架之外添加一環(huán),則形成雙自由度陀螺儀(共有三自由度)。再輔以驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的力矩馬達(dá)和信號傳感器等組件,一個完整的陀螺儀就誕生了。機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀主要依賴角動量守恒定律中的定軸性和進(jìn)動性兩大特性來進(jìn)行角速度測量。(1)定軸性指的是陀螺轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)且沒有外力作用時,其自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中會保持穩(wěn)定不變的指向,即始終指向一個固定的方向。(2)進(jìn)動性則表現(xiàn)為當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動;若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉(zhuǎn)動。這種轉(zhuǎn)動角速度的方向與外力矩的作用方向是相互垂直的。陀螺儀的誤差來源包括溫度、濕度、振動等,研究人員致力于降低這些因素的影響。
陀螺儀的特性。接下來,我們用圖來說說陀螺儀的特性?!巴勇輧x”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進(jìn)動性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉(zhuǎn)過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉(zhuǎn)軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。進(jìn)動性。進(jìn)動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)動性是指的這樣的現(xiàn)象:陀螺儀,在陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內(nèi)框架,會使得外框架按如圖所示方向轉(zhuǎn)動,從而導(dǎo)致動量矩H(即自轉(zhuǎn)軸的方向)相應(yīng)轉(zhuǎn)動?;蛘吡硗庖环N情況:陀螺儀,用力推動外框,使得內(nèi)框架繞內(nèi)框軸轉(zhuǎn)動。類似于牛頓第三定律,當(dāng)推動外框架或者內(nèi)框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產(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。與其他傳感器(如加速度計)相結(jié)合,陀螺儀能實現(xiàn)更為精確的姿態(tài)解算。浙江慣性導(dǎo)航系統(tǒng)批發(fā)價格
陀螺儀的測量數(shù)據(jù)具有實時性和連續(xù)性,為動態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。實時航姿儀參考價
由于光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優(yōu)點,所以目前光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀,成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。同時,激光陀螺儀也有突破,它通過光程差來測量旋轉(zhuǎn)角速度,優(yōu)點和光纖陀螺儀差不多,但成本高一些。而我們現(xiàn)在智能手機(jī)上采用的陀螺儀是MEMS(微機(jī)電)陀螺儀,它精度并不如前面說到的光纖和激光陀螺儀,需要參考其他傳感器的數(shù)據(jù)才能實現(xiàn)功能,但其體積小、功耗低、易于數(shù)字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產(chǎn),非常適合手機(jī)、汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)療器材這些需要大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備。實時航姿儀參考價