在系統(tǒng)方面,陀螺儀的信號調(diào)節(jié)電路可簡化為電機(jī)驅(qū)動部分和加速傳感器感應(yīng)電路兩部分(圖2): - 電機(jī)驅(qū)動部分通過靜電激勵方法,使驅(qū)動電路前后振蕩,為機(jī)械元件提供勵磁;感應(yīng)部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應(yīng)質(zhì)點(diǎn)上產(chǎn)生的位移,這是一個穩(wěn)健、可靠的技術(shù),被成功地用于ST的MEMS產(chǎn)品線,能夠提供強(qiáng)度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數(shù)字信號。 在控制電路內(nèi)部有先進(jìn)的電源關(guān)斷功能,當(dāng)不需要傳感器功能時,可關(guān)閉整個傳感器,或讓其進(jìn)入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當(dāng)需要檢測傳感器上施加的角速率時,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒。在大型工程和科研項目中,陀螺儀可與加速度計等傳感器結(jié)合,實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的精確測量和控制。北京船用慣導(dǎo)
陀螺儀有什么用,檢測和測量角速度以及方向?陀螺儀的主要作用是檢測和測量角速度以及方向,它在多個領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。陀螺儀是一種基于角動量守恒理論的裝置,通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來感測和維持方向。它的基本工作原理是利用轉(zhuǎn)子的角動量來抗拒方向改變的趨向,從而實現(xiàn)對運(yùn)動和方向的測量。陀螺儀不只在航空、航海等傳統(tǒng)領(lǐng)域中用于導(dǎo)航和姿態(tài)控制,而且在現(xiàn)代科技產(chǎn)品如智能手機(jī)、游戲手柄、虛擬現(xiàn)實設(shè)備中也扮演著重要角色。福建慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法在地面車輛導(dǎo)航、水下探測器以及工業(yè)機(jī)器人中,陀螺儀也發(fā)揮著重要作用,提供姿態(tài)感知和運(yùn)動控制支持。
研究陀螺儀運(yùn)動特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動剛體動力學(xué)的一個分支,它以物體的慣性為基礎(chǔ),研究旋轉(zhuǎn)物體的動力學(xué)特性。陀螺垂直儀,利用擺式敏感元件對三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表,又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置,當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時,固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號使力矩器產(chǎn)生修正力矩,轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進(jìn)回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應(yīng)用于航空和航海導(dǎo)航系統(tǒng)的又一種地垂線指示或量測儀表。
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。地下勘探、隧道挖掘等領(lǐng)域,陀螺儀有助于精確測量地下的空間結(jié)構(gòu)和方向。
更確切地說,一個繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動的自由度,這種裝置的總體叫做陀螺儀。根據(jù)二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質(zhì),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(jī)、電框架式陀螺儀以外,還出現(xiàn)了某些新型陀螺儀,如靜電式自由轉(zhuǎn)子陀螺儀,撓性陀螺儀,激光陀螺儀等。陀螺儀在航空航天領(lǐng)域中,可以用于飛行器的姿態(tài)控制和導(dǎo)航定位。煤機(jī)導(dǎo)向慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選
新型MEMS陀螺儀因其小型化、低成本和低功耗特點(diǎn),逐漸取代傳統(tǒng)陀螺儀在消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。北京船用慣導(dǎo)
對戰(zhàn)斗機(jī)飛行員來說,陀螺儀的鎖定功能將會較大程度上的增加飛行樂趣。比如在戰(zhàn)機(jī)較低空倒飛通場情況下,飛機(jī)性能較好或者調(diào)整得當(dāng)時,通常在正飛狀態(tài)下,即使不動升降舵飛機(jī)也能保持正飛。但是飛機(jī)倒飛時通常要稍微推升降舵才能保持倒飛,如果不是技術(shù)極其高超,手指很難保持推舵的舵量不變使飛機(jī)在倒飛狀態(tài)下保持飛機(jī)一直在同一直線倒飛。這就是為什么大多數(shù)人敢做較低空正飛通常而不敢做較低空倒飛通場,或者正飛通場敢做的很低而倒飛通常不敢做的很低,因為正飛的時候手指可以不動升降舵飛機(jī)都能保持直線飛行,而倒飛的時候手指要一直推著舵面,飛機(jī)速度快且高度低,手指稍微移動就可能觸地炸雞。這是使用陀螺儀的鎖定狀態(tài),就變得非常容易了。北京船用慣導(dǎo)