1850年法國(guó)物理學(xué)家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉(zhuǎn),首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中地的轉(zhuǎn)子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))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(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問世以來已有大半個(gè)世紀(jì),但直到現(xiàn)在,陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)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(jìn)動(dòng)性。陀螺儀在慣性導(dǎo)航儀中,可以用于測(cè)量飛行器的姿態(tài)、速度和位置,提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。重慶航姿儀現(xiàn)貨直發(fā)
單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個(gè)自由度,共有兩個(gè)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(gè)周,x方向沒有自由度。轉(zhuǎn)子飛速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)量H沿z軸方向。當(dāng)基座繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)或y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于內(nèi)框架具有隔離運(yùn)動(dòng)作用,轉(zhuǎn)子不會(huì)隨著基座的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)基座繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),內(nèi)框架軸有一對(duì)力F作用在內(nèi)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(zhuǎn)動(dòng)自由度,力矩M_x使陀螺儀繞內(nèi)框架進(jìn)動(dòng),沿y軸方向??傊瑔巫杂啥韧勇輧x可敏感缺少自由度方向的角速度。航姿儀供應(yīng)商光纖陀螺儀具有抗電磁干擾、體積小、重量輕等特點(diǎn),適用于復(fù)雜環(huán)境下的精確測(cè)量。
陀螺儀的基本部件有:(1) 陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動(dòng)方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見其轉(zhuǎn)速近似為常值)(2) 內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu))(3) 附件(是指力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等)?;绢愋?,根據(jù)框架的數(shù)目和支承的形式以及附件的性質(zhì)決定陀螺儀的類型有:三自由度陀螺儀(具有內(nèi)、外兩個(gè)框架,使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在沒有任何力矩裝置時(shí),它就是一個(gè)自由陀螺儀)。二自由度陀螺儀(只有一個(gè)框架,使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)。
陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測(cè)量角速度或角位移。它們普遍應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)器人、vr/ar和消費(fèi)電子產(chǎn)品。陀螺儀的工作原理基于角動(dòng)量守恒,產(chǎn)生與角速度成正比的力矩,從而測(cè)量旋轉(zhuǎn)。它們可分為機(jī)械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應(yīng)用而異。陀螺儀還用于醫(yī)療、工業(yè)自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)捕捉等領(lǐng)域??刂屏赝勇輧x(CMG)是一種固定輸出萬向節(jié)設(shè)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(hù)所期望的姿態(tài)角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(jié)(或其當(dāng)量),這樣的轉(zhuǎn)子就只能在兩個(gè)角度自由旋轉(zhuǎn)。還有一些其他情況下,轉(zhuǎn)子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉(zhuǎn)子的重心和轉(zhuǎn)子的懸掛中心就可能不會(huì)重合。陀螺儀可以用于地下勘探和地質(zhì)勘測(cè),提供準(zhǔn)確的位置和方向信息。
當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上,便大幅度提升了導(dǎo)航的精確度,它的作用體現(xiàn)在:1、陀螺儀能在GPS信號(hào)不好時(shí)能繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)航的作用并修正GPS定位不準(zhǔn)的問題,在GPS信號(hào)不好時(shí),陀螺儀可根據(jù)已獲知的方位、方向和速度來繼續(xù)進(jìn)行精確導(dǎo)航,這也是慣性導(dǎo)航技術(shù)的基本原理。同時(shí)也可修正GPS信號(hào)不好時(shí)定位偏差過大的問題。2、陀螺儀能比GPS提供更靈敏準(zhǔn)確的方向和速度,GPS是無法即時(shí)發(fā)現(xiàn)車子速度和方向的改變的,要等跑了一段距離之后才能測(cè)出,因此當(dāng)你車子在非導(dǎo)航情況下轉(zhuǎn)變了方向后,就會(huì)出現(xiàn)小陳那樣的狀況,導(dǎo)航就無法辨識(shí)你車子的轉(zhuǎn)向,結(jié)果把方向?qū)уe(cuò)了。激光陀螺儀則利用光的干涉效應(yīng)測(cè)量角速度,具有高精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,在慣性導(dǎo)航和高精度測(cè)量中應(yīng)用普遍。遼寧防爆型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
陀螺儀可以用于激光測(cè)距儀的姿態(tài)校準(zhǔn)和精確測(cè)量,提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。重慶航姿儀現(xiàn)貨直發(fā)
陀螺儀其他領(lǐng)域的應(yīng)用:在航空航天以及特種武器中,陀螺儀作為慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,用于測(cè)量和控制飛行物體的轉(zhuǎn)彎角度和航向指示。此外,陀螺儀還應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中,通過檢測(cè)用戶的頭部運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)更自然的視覺交互體驗(yàn)??傊?,陀螺儀通過其獨(dú)特的角動(dòng)量守恒特性,在多個(gè)領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著不可或缺的作用,從提升游戲體驗(yàn)到增強(qiáng)導(dǎo)航精度,再到實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的拍照功能,陀螺儀技術(shù)的應(yīng)用普遍且重要。讓我們回溯至機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的誕生。1850年,法國(guó)物理學(xué)家J.Foucault在探索地球自轉(zhuǎn)的過程中,發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在沒有外力作用下,其自轉(zhuǎn)軸會(huì)始終指向一個(gè)固定的方向,因此他將這種裝置命名為陀螺儀。陀螺儀一經(jīng)問世,便在航海領(lǐng)域大放異彩,隨后又在航空領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。因?yàn)樵谌f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(xiǎn)性可想而知。重慶航姿儀現(xiàn)貨直發(fā)