1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發現高速轉動中地的轉子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)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,但直到現在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,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定性和進動性。陀螺儀在慣性導航儀中,可以用于測量飛行器的姿態、速度和位置,提供準確的導航數據。重慶航姿儀現貨直發
單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個自由度,共有兩個自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示,x、y、z分別為陀螺儀的三個周,x方向沒有自由度。轉子飛速轉動的動量H沿z軸方向。當基座繞z軸轉動或y軸轉動時,由于內框架具有隔離運動作用,轉子不會隨著基座的轉動而轉動。當基座繞x軸轉動時,內框架軸有一對力F作用在內框架軸的兩端,形成力矩M_x,方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒有該方向的轉動自由度,力矩M_x使陀螺儀繞內框架進動,沿y軸方向。總之,單自由度陀螺儀可敏感缺少自由度方向的角速度。航姿儀供應商光纖陀螺儀具有抗電磁干擾、體積小、重量輕等特點,適用于復雜環境下的精確測量。
陀螺儀的基本部件有:(1) 陀螺轉子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并見其轉速近似為常值)(2) 內、外框架(或稱內、外環,它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構)(3) 附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。基本類型,根據框架的數目和支承的形式以及附件的性質決定陀螺儀的類型有:三自由度陀螺儀(具有內、外兩個框架,使轉子自轉軸具有兩個轉動自由度。在沒有任何力矩裝置時,它就是一個自由陀螺儀)。二自由度陀螺儀(只有一個框架,使轉子自轉軸具有一個轉動自由度)。
陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉。它們可分為機械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應用而異。陀螺儀還用于醫療、工業自動化和運動捕捉等領域。控制力矩陀螺儀(CMG)是一種固定輸出萬向節設備的例子,被用于在航天器上通過陀螺儀阻力來保持或維護所期望的姿態角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(或其當量),這樣的轉子就只能在兩個角度自由旋轉。還有一些其他情況下,轉子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉子的重心和轉子的懸掛中心就可能不會重合。陀螺儀可以用于地下勘探和地質勘測,提供準確的位置和方向信息。
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,它的作用體現在:1、陀螺儀能在GPS信號不好時能繼續發揮導航的作用并修正GPS定位不準的問題,在GPS信號不好時,陀螺儀可根據已獲知的方位、方向和速度來繼續進行精確導航,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是無法即時發現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。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定性,在慣性導航和高精度測量中應用普遍。遼寧防爆型慣性導航系統
陀螺儀可以用于激光測距儀的姿態校準和精確測量,提高測量的準確性。重慶航姿儀現貨直發
陀螺儀其他領域的應用:在航空航天以及特種武器中,陀螺儀作為慣性制導系統的重要組成部分,用于測量和控制飛行物體的轉彎角度和航向指示。此外,陀螺儀還應用于虛擬現實設備中,通過檢測用戶的頭部運動,實現更自然的視覺交互體驗。總之,陀螺儀通過其獨特的角動量守恒特性,在多個領域和設備中發揮著不可或缺的作用,從提升游戲體驗到增強導航精度,再到實現更穩定的拍照功能,陀螺儀技術的應用普遍且重要。讓我們回溯至機械轉子式陀螺儀的誕生。1850年,法國物理學家J.Foucault在探索地球自轉的過程中,發現高速旋轉的轉子在沒有外力作用下,其自轉軸會始終指向一個固定的方向,因此他將這種裝置命名為陀螺儀。陀螺儀一經問世,便在航海領域大放異彩,隨后又在航空領域發揮了不可替代的作用。因為在萬米高空,只憑肉眼很難辨別方向,而飛行中一旦失去方向感,其危險性可想而知。重慶航姿儀現貨直發