陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應(yīng)用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產(chǎn)品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產(chǎn)生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉(zhuǎn)。它們可分為機械陀螺儀、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)自動化和運動捕捉等領(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)(或其當量),這樣的轉(zhuǎn)子就只能在兩個角度自由旋轉(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重合。與其他傳感器(如加速度計)相結(jié)合,陀螺儀能實現(xiàn)更為精確的姿態(tài)解算。江西自動化采煤慣導(dǎo)
陀螺儀的分類:按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的自由度分成: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)。前者用于測定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測定姿態(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,即由浮液承擔浮子組件的重量,而用磁場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。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。重慶高動態(tài)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺儀的測量數(shù)據(jù)具有實時性和連續(xù)性,為動態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。
什么是陀螺儀?陀螺儀俗稱角速度傳感器,除了打游戲以外,還有拍攝穩(wěn)定等一系列用處,在射擊手游火之前,陀螺儀主要體現(xiàn)在賽車競速型游戲。較右側(cè)可以看到有三個自由設(shè)置指標,一個是X軸靈敏度,另一個是Y軸的靈敏度,X軸表示設(shè)備左右橫向移動以及相對應(yīng)的游戲視角移動,Y軸表示設(shè)備上下移動以及相對應(yīng)的游戲視角移動,而至于陀螺儀開鏡靈敏度則指的是狙和一些少數(shù)武器帶瞄準鏡的開鏡時的設(shè)備的移動,所對應(yīng)的游戲瞄準鏡的移動,這就是陀螺儀的基本使用,至于設(shè)置里的數(shù)值大小,是體現(xiàn)設(shè)備在一定空間范圍內(nèi)所移動的距離成比例地在游戲里視角的移動距離,數(shù)值越大,移動設(shè)備時視角的移動距離越大,越小則同理,講的有點麻煩,不知大家能看懂不。
當陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上它的作用體現(xiàn)在:陀螺儀在上立交橋時更靈敏準確的識別,民用GPS的精度是無法識別上沒上立交橋的,而陀螺儀卻可測出車子是否向上移動了,從而能讓導(dǎo)航軟件及時的修改導(dǎo)航路線。依靠GPS衛(wèi)星的信號導(dǎo)航和陀螺儀的慣性導(dǎo)航,有效提高了導(dǎo)航精確度,即使在失去GPS信號后,系統(tǒng)仍能通過自主推算來繼續(xù)導(dǎo)航,為車主提供準確的行駛指示。且而陀螺儀能夠在方向和速度改變的瞬間即時測出,從而能讓導(dǎo)航軟件及時的修改導(dǎo)航路線。陀螺儀可以實現(xiàn)自動駕駛和無人駕駛技術(shù),提供準確的定位和導(dǎo)航功能。
陀螺儀的發(fā)展歷程:機械式 → 小型芯片狀。1850年,法國物理學(xué)家,萊昂·傅科,發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子由于慣性作用,其旋轉(zhuǎn)軸永遠指向固定方向,故用希臘字gyro(旋轉(zhuǎn))和skopein(看)來命名這種設(shè)備,即陀螺儀(gyro scope),并利用陀螺儀驗證了地球的自轉(zhuǎn)運動。1908年,德國科學(xué)家,赫爾曼·安許茨·肯普費,設(shè)計一種單轉(zhuǎn)子擺式陀螺,該系統(tǒng)可以憑借重力力矩自動尋找方向,解決了艦船導(dǎo)航的問題。二戰(zhàn)期間,德國,利用陀螺儀,為V-2火箭裝備了慣性制導(dǎo)系統(tǒng),實現(xiàn)陀螺儀技術(shù)在導(dǎo)彈制導(dǎo)領(lǐng)域的初次應(yīng)用。使用陀螺儀確定方向和角速度,使用加速度計計算加速度,計算得出飛彈飛行的距離與路線,同時控制飛行姿態(tài),以爭取讓飛彈落到想去的地方陀螺儀可以用于航天器的姿態(tài)控制和軌道調(diào)整,提供準確的航天數(shù)據(jù)。重慶高動態(tài)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
陀螺儀的特點之一是響應(yīng)速度快,可實時反饋物體的角速度變化。江西自動化采煤慣導(dǎo)
在接下來的內(nèi)容中,我們將更多地了解陀螺儀在國民生活應(yīng)用中的表現(xiàn)。我們大致了解陀螺儀的來歷,原理和種類,那么,它與我們的日常生活有怎樣的關(guān)系呢?陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導(dǎo)航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。江西自動化采煤慣導(dǎo)