人們利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個(gè)領(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用。比如:回轉(zhuǎn)羅盤(pán)、定向指示儀、炮彈的翻轉(zhuǎn)、陀螺的章動(dòng)等。陀螺儀的種類很多,按用途來(lái)分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示,作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機(jī)械陀螺儀,光纖陀螺儀和激光陀螺儀,它們都是電子式的,并且它們可以和加速度計(jì),磁阻芯片,GPS,做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)。陀螺儀的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動(dòng)導(dǎo)航、航空航天、智能設(shè)備等領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。湖北船用慣導(dǎo)
隨著物理學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,陀螺儀的種類也日趨豐富,精度也在不斷提高。目前廣為人知的陀螺儀類型有光纖陀螺儀、激光陀螺儀和MEMS陀螺儀等。雖然MEMS陀螺儀在精度上可能不如光纖和激光陀螺儀,但其體積小、功耗低、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點(diǎn),使其在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。MEMS陀螺儀的角速度測(cè)量原理基于一種非真實(shí)存在的力——科里奧利力。這種力是在非慣性參考系下引入的慣性力,引入之后便可以應(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)定律。我們假設(shè)一個(gè)黑色質(zhì)量塊以特定的速度V沿著一個(gè)方向移動(dòng),當(dāng)外部角速率被施加時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)垂直于施加角速度方向的力,導(dǎo)致質(zhì)量塊發(fā)生位移。湖北船用慣導(dǎo)激光陀螺儀因其高精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,在導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及科研實(shí)驗(yàn)中得到普遍應(yīng)用。
陀螺儀的分類:按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱二自由度陀螺儀)。前者用于測(cè)定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測(cè)定姿態(tài)角速度,因此常稱單自由度陀螺儀為。浮子陀螺由于利用浮力支承,摩擦力矩減小,陀螺儀的精度較高,但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補(bǔ)這一不足,通常在液浮的基礎(chǔ)上增加磁懸浮,即由浮液承擔(dān)浮子組件的重量,而用磁場(chǎng)形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置?,F(xiàn)代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和動(dòng)壓氣浮并用的三浮陀螺儀。這種陀螺儀比滾珠軸承陀螺儀的精度高,漂移率為0.01度/時(shí)。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴(yán)格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。
陀螺儀飛輪會(huì)繞著輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)或者不讓該軸的轉(zhuǎn)動(dòng),這取決于輸出萬(wàn)向節(jié)的裝配方式是自由的還是固定的。姿態(tài)基準(zhǔn)陀螺儀就是一種自由輸出萬(wàn)向節(jié)設(shè)備,可以用于感測(cè)或測(cè)量航天器或飛機(jī)的俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航的姿態(tài)角。轉(zhuǎn)子的重心可以在一個(gè)固定的位置。這樣轉(zhuǎn)子繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí),還能夠繞另外兩個(gè)軸擺動(dòng)。而且可以圍繞這個(gè)固定點(diǎn)在任何方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)(除了轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的固有阻力以外)。一些陀螺儀用機(jī)械當(dāng)量代替一個(gè)或多個(gè)元件。例如,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子可以懸浮在流體中,而不是安裝在萬(wàn)向節(jié)中。未來(lái),隨著人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,陀螺儀將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用,支持智能交通和自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
陀螺儀在手機(jī)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、可以用作輸入設(shè)備。陀螺儀相當(dāng)于一個(gè)立體的鼠標(biāo),這個(gè)功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似,甚至可以認(rèn)為是一種類型。通過(guò)小幅度的傾斜,偏轉(zhuǎn)手機(jī),實(shí)現(xiàn)菜單,目錄的選擇和操作的執(zhí)行。(比如前后傾斜手機(jī),實(shí)現(xiàn)通訊錄條目的上下滾動(dòng);左右傾斜手機(jī),實(shí)現(xiàn)瀏覽頁(yè)面的左右移動(dòng)或者頁(yè)面的放大或縮小。2、也是未來(lái)較有前景和應(yīng)用范圍的用途。那就是可以幫助手機(jī)實(shí)現(xiàn)很多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是才冒出的概念,和虛擬現(xiàn)實(shí)一樣,是計(jì)算機(jī)的一種應(yīng)用。大意是可以通過(guò)手機(jī)或者電腦的處理能力,讓人們對(duì)現(xiàn)實(shí)中的一些物體有更深入的了解。陀螺儀可以用于航天器的姿態(tài)控制和軌道調(diào)整,提供準(zhǔn)確的航天數(shù)據(jù)。天津慣性導(dǎo)航系統(tǒng)哪家好
陀螺儀可以用于醫(yī)療設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)追蹤,提高手術(shù)的精確性和安全性。湖北船用慣導(dǎo)
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(wàn)向節(jié)設(shè)備的例子,被用于在航天器上通過(guò)陀螺儀阻力來(lái)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(wàn)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。湖北船用慣導(dǎo)