陀螺儀的基本構(gòu)成(以機(jī)械式陀螺儀為例):(1)轉(zhuǎn)子:常使用電機(jī)(比如同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等)驅(qū)動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子繞其自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并使其轉(zhuǎn)速近似保持為常值;(2)自轉(zhuǎn)軸;(3)萬(wàn)向坐標(biāo)系(內(nèi)、外環(huán)):使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度;(4)力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等。使用陀螺儀/利用陀螺儀原理的產(chǎn)品/設(shè)備,慣性導(dǎo)航儀、體感設(shè)備(Joycon/wii等)、智能手機(jī)、穿戴設(shè)備(智能手表/手環(huán))、飛行器/無(wú)人機(jī)、電子攝影設(shè)備、穩(wěn)定器、AR/VR、機(jī)器人、游戲控制器/游戲手柄、自行車(chē)(輪子轉(zhuǎn)的越快越不容易倒)。陀螺儀分為機(jī)械式、激光式和光纖式三大類(lèi),各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。航姿儀安裝
測(cè)量的物理量:(1)角速度,測(cè)量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):繞x軸旋轉(zhuǎn);偏航角(yaw):繞z軸旋轉(zhuǎn);翻滾角(roll):繞y軸旋轉(zhuǎn);主要參數(shù),通用參數(shù)(傳感器);線(xiàn)性誤差:傳感器測(cè)量值與實(shí)際物理值之間的誤差;分辨率:可檢測(cè)到的較小物理量單位;采樣頻率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù):量程:為角速度單位(dps,degree per second);靈敏度(刻度因子):較小分辨的角速度;靈敏度初始誤差;靈敏度動(dòng)態(tài)誤差;非線(xiàn)性度:滿(mǎn)量程的誤差;初始零漂;零漂溫度系數(shù)。貴州慣導(dǎo)規(guī)格陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和無(wú)人駕駛技術(shù),提供準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航功能。
作為穩(wěn)定器,陀螺儀器能使列車(chē)在單軌上行駛,能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺,能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器,陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)普遍的,它在現(xiàn)代化的國(guó)家防護(hù)建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位?;旧贤勇輧x是一種機(jī)械裝置,其主要部分是一個(gè)繞旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi);在通過(guò)轉(zhuǎn)子中心軸XX1上加一內(nèi)環(huán)架,那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運(yùn)動(dòng);然后,在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架,則這個(gè)陀螺儀有兩個(gè)平衡環(huán),可以環(huán)繞平面 [2]三軸作自由運(yùn)動(dòng),成為一個(gè)完整的太空陀螺儀(space gyro)。
如果大家不理解,舉個(gè)例子,前面有一個(gè)大樓,用手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)它,馬上就可以在屏幕上得到這座大樓的相關(guān)參數(shù),比如樓的高度,寬度,海拔,如果連接到數(shù)據(jù)庫(kù),甚至可以得到這座大廈的物主、建設(shè)時(shí)間、現(xiàn)在的用途、可容納的人數(shù)等。陀螺儀較新技術(shù)簡(jiǎn)介和發(fā)展趨勢(shì),目前,陀螺儀技術(shù)正在由傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺向以光學(xué)陀螺儀為表示的新型陀螺儀轉(zhuǎn)變,下面再簡(jiǎn)要介紹幾種處在技術(shù)領(lǐng)域前沿的新型陀螺儀技術(shù),希望能夠幫助讀者開(kāi)闊視野,了解到國(guó)外陀螺儀技術(shù)的較新發(fā)展。陀螺儀根據(jù)工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域可以分為機(jī)械式和激光陀螺儀兩類(lèi)。
MEMS陀螺儀,即硅微機(jī)電陀螺儀,絕大多數(shù)的MEMS陀螺儀依賴(lài)于相互正交的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)引起的交變科里奧利力。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是指集機(jī)械元素、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS陀螺儀是利用coriolis定理,將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號(hào),其主要部件通過(guò)摻雜技術(shù)、光刻技術(shù)、腐蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)、封裝技術(shù)等批量生產(chǎn)的。陀螺儀可以用于運(yùn)動(dòng)追蹤和姿態(tài)識(shí)別,如體育訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。貴州慣導(dǎo)規(guī)格
智能手機(jī)中的陀螺儀可實(shí)現(xiàn)屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)傳感器等功能。航姿儀安裝
速率陀螺儀,用以直接測(cè)定運(yùn)載器角速率的二自由度陀螺裝置。把均衡陀螺儀的外環(huán)固定在運(yùn)載器上并令內(nèi)環(huán)軸垂直于要測(cè)量角速率的軸。當(dāng)運(yùn)載器連同外環(huán)以角速度繞測(cè)量軸旋進(jìn)時(shí),陀螺力矩將迫使內(nèi)環(huán)連同轉(zhuǎn)子一起相對(duì)運(yùn)載器旋進(jìn)。陀螺儀中有彈簧限制這個(gè)相對(duì)旋進(jìn),而內(nèi)環(huán)的旋進(jìn)角正比于彈簧的變形量。由平衡時(shí)的內(nèi)環(huán)旋進(jìn)角即可求得陀螺力矩和運(yùn)載器的角速率。積分陀螺儀與速率陀螺儀的不同處只在于用線(xiàn)性阻尼器代替彈簧約束。當(dāng)運(yùn)載器作任意變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),積分陀螺儀的輸出量是繞測(cè)量軸的轉(zhuǎn)角(即角速度的積分)。以上兩種陀螺儀在遠(yuǎn)距離測(cè)量系統(tǒng)或自動(dòng)控制、慣性導(dǎo)航平臺(tái)中使用較多。航姿儀安裝