陀螺儀的應用和總結。陀螺儀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,但直到現也,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。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現高速旋轉的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支,它以物體的慣性為基礎,研究旋轉物體的動力學特性。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。河北慣性導航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀的前世今生,陀螺儀由1850年法國物理學家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發(fā)明出來的,類似像是把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上,靠陀螺的方向來計算角速度,和現在小巧的芯片造型大相徑庭。陀螺儀發(fā)明以后,首先被用在航海上(當年還沒有發(fā)明飛機),后來被用在航空上。因為飛機飛在空中,是無法像地面一樣靠肉眼辨認方向的,而飛行中方向都看不清楚危險性極高,所以陀螺儀迅速得到了應用,成為飛行儀表的主要。陀螺儀陀螺儀利用陀螺效應,即旋轉物體的角動量會保持不變,來測量物體的旋轉。
更確切地說,一個繞對稱軸高速旋轉的飛輪轉子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉軸有角轉動的自由度,這種裝置的總體叫做陀螺儀。根據二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質,可以把這種陀螺儀分成三種類型:速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩);積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);無約束陀螺(它只有慣性反作用力矩);除了機、電框架式陀螺儀以外,還出現了某些新型陀螺儀,如靜電式自由轉子陀螺儀,撓性陀螺儀,激光陀螺儀等。
我們以一個單軸偏航陀螺儀為例,探討較簡單的工作原理(圖1)。兩個正在運動的質點向相反方向做連續(xù)運動,如藍色箭頭所示。只要從外部施加一個角速率,就會產生一個與質點運動方向垂直的科里奧利力,如圖中黃色箭頭所示。產生的科里奧利力使感應質點發(fā)生位移,位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應部分的運動電極(轉子)位于固定電極(定子)的側邊,上面的位移將會在定子和轉子之間引起電容變化,因此,在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉化成一個專門使用電路可以檢測的電參數。陀螺儀可以實現高精度的姿態(tài)控制,用于飛行器、導彈等的穩(wěn)定控制。
與ST的MEMS加速計類似,MEMS陀螺儀也沿用一個系統(tǒng)級封裝(SIP)方法,機械感應元器件與其調節(jié)ASIC電路放在同一個封裝內。智能設計方法結合先進的封裝解決方案使得該系列產品的封裝尺寸大幅縮減,多軸陀螺儀的系統(tǒng)封裝面積只為3x5 mm2 ,較大厚度只為1mm 。意法半導體為客戶提供多軸感應、30dps到6000dps量程的各種陀螺儀傳感器,讓系統(tǒng)設計工程師能夠解決不同的應用需求,從圖像穩(wěn)定器到游戲,從指向裝置到機器人控制。除上述傳統(tǒng)應用外,整合加速計和陀螺儀可以實現導航解決方案的慣性測量單元。分類上,陀螺儀可以分為機械陀螺儀和光學陀螺儀兩種。上??闺姶磐勇輧x
地下勘探、隧道挖掘等領域,陀螺儀有助于精確測量地下的空間結構和方向。河北慣性導航系統(tǒng)廠家精選
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,比如樓的高度,寬度,海拔,如果連接到數據庫,甚至可以得到這座大廈的物主、建設時間、現在的用途、可容納的人數等。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。河北慣性導航系統(tǒng)廠家精選