這個黑色的小方塊有著一個名字,叫做“微機電陀螺儀”。微機電陀螺儀雖然也叫陀螺儀,但無論是外在還是內在,都與陀螺沒有什么關系,它之所以能夠測定物體的姿態(tài),是利用了科里奧利力。科里奧利力是由法國氣象學家科里奧利所提出的,簡言之就是在一個旋轉的系統(tǒng)里,如果有一個直線移動的物體,那么就會受到這個旋轉系統(tǒng)的影響,移動路線發(fā)生偏轉,變?yōu)橐粭l曲線。地球在自轉,所以地球就是這樣一個旋轉系統(tǒng),由于地球自西向東旋轉,所以在北半球,不論從哪個方向吹來的風,都會向右偏轉,而在南半球則恰好相反,風會向左偏。陀螺儀可以測量物體的旋轉速度和角度,從而幫助確定物體的方向和位置。實時航姿儀參考價
光學陀螺儀,光學陀螺儀因其精度高、穩(wěn)定性高、體積小、抗干擾能力強等優(yōu)勢,是目前捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)中使用的主流產品,在市場中仍占據(jù)著主導地位。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,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)達國家,研制的新產品不斷涌現(xiàn),滿足了不同領域的實際應用需求,下階段,融合多種技術,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。江西頂管導向陀螺儀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。
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(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(wěn)定性和進動性。
誰能講講陀螺儀的原理?機械轉子式陀螺儀的主要構造是高速旋轉的陀螺轉子和陀螺主軸。通過在陀螺主軸上安裝內環(huán)架,即可構成單自由度陀螺儀(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)。再輔以驅動陀螺轉子高速旋轉的力矩馬達和信號傳感器等組件,一個完整的陀螺儀就誕生了。機械轉子陀螺儀主要依賴角動量守恒定律中的定軸性和進動性兩大特性來進行角速度測量。(1)定軸性指的是陀螺轉子在高速旋轉且沒有外力作用時,其自轉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)進動性則表現(xiàn)為當陀螺轉子高速旋轉時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內環(huán)轉動;若外力矩作用于內環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉動。這種轉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。“陀螺儀”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進動性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。進動性。進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,內框能夠繞內框軸旋轉,中間是旋轉的陀螺和自轉軸。進動性是指的這樣的現(xiàn)象:陀螺儀,在陀螺轉子高速轉動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內框架,會使得外框架按如圖所示方向轉動,從而導致動量矩H(即自轉軸的方向)相應轉動。或者另外一種情況:陀螺儀,用力推動外框,使得內框架繞內框軸轉動。類似于牛頓第三定律,當推動外框架或者內框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產生反作用力矩,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)相結合,陀螺儀能實現(xiàn)更為精確的姿態(tài)解算。浙江慣性導航系統(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構緊湊,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域已經完全取代了機械式的傳統(tǒng)的陀螺儀,成為現(xiàn)代導航儀器中的關鍵部件。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)在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)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,非常適合手機、汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)療器材這些需要大規(guī)模生產的設備。實時航姿儀參考價