陀螺儀在智能手機(jī)中的應(yīng)用,陀螺儀的使用距離我們較近的就是我們的手機(jī),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:導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開(kāi)始,就用于導(dǎo)航,先是德國(guó)人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實(shí)際上,很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機(jī)上安裝了相應(yīng)的軟件,導(dǎo)航能力絕不亞于很多船舶、飛機(jī)上用的導(dǎo)航儀。還可以實(shí)現(xiàn)GPS的慣性導(dǎo)航:當(dāng)汽車行駛到隧道或城市高大建筑物附近,沒(méi)有GPS訊號(hào)時(shí),可以通過(guò)陀螺儀來(lái)測(cè)量汽車的偏航或直線運(yùn)動(dòng)位移,從而繼續(xù)導(dǎo)航。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。船用航姿儀定制
陀螺儀(來(lái)自古希臘語(yǔ)的γ?ρο?g?ros "圓形或者旋轉(zhuǎn)" 和σκοπ?ω skopéō "看到的"),是用于測(cè)量或維護(hù)方位和角速度的設(shè)備。它是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的輪子或圓盤,其中旋轉(zhuǎn)軸可以不受影響的設(shè)定在任何方向。當(dāng)旋轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí),根據(jù)角動(dòng)量守恒定律,該軸的方向不受支架傾斜或旋轉(zhuǎn)的影響。還有一些使用其他工作原理的陀螺儀,例如,在電子設(shè)備中可以看到的使用微芯片封裝的微機(jī)電(MEMS)陀螺儀、固態(tài)環(huán)形激光器、光纖陀螺儀和極其靈敏的量子陀螺儀。上海航姿儀廠家精選陀螺儀特點(diǎn)包括響應(yīng)速度快、精度高、不受外部環(huán)境影響等,能夠提供可靠的姿態(tài)控制和導(dǎo)航信息。
下面,我們以單自由度陀螺儀為例,來(lái)解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡(jiǎn)化模型如下圖所示,其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上,y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí),內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用,陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F,形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此,通過(guò)測(cè)量y軸的角速度,我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過(guò)程需要基于動(dòng)量矩定理,這里不再詳細(xì)展開(kāi)。
陀螺儀的基本特性:定軸性、進(jìn)動(dòng)性.(1)定軸性,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí),在沒(méi)有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí),陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,即指向一個(gè)固定的方向;同時(shí)反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。(2)進(jìn)動(dòng)性,當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性,叫做陀螺儀的進(jìn)動(dòng)性。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需外部參考的導(dǎo)航,適用于各種環(huán)境和條件下的導(dǎo)航需求。
光纖陀螺儀,光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件, 由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個(gè)方向沿光導(dǎo)纖維傳播。光傳播路徑的變化,決定了敏感元件的角位移。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比,優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài),沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件,壽命長(zhǎng),動(dòng)態(tài)范圍大,瞬時(shí)啟動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,重量輕。與激光陀螺儀相比,光纖陀螺儀沒(méi)有閉鎖問(wèn)題,也不用在石英塊精密加工出光路,成本低。激光陀螺儀,激光陀螺儀的原理是利用光程差來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度(Sagnac效應(yīng))。在閉合光路中,由同一光源發(fā)出的沿順時(shí)針?lè)较蚝头磿r(shí)針?lè)较騻鬏數(shù)膬墒夂凸飧缮?,利用檢測(cè)相位差或干涉條紋的變化,就可以測(cè)出閉合光路旋轉(zhuǎn)角速度。陀螺儀可以用于船舶和航空器的姿態(tài)穩(wěn)定控制,提高航行的安全性和穩(wěn)定性。河北陀螺儀價(jià)格
機(jī)械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理,通過(guò)檢測(cè)陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來(lái)確定方向。船用航姿儀定制
高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體被大家稱為陀螺,利用支撐架增加一個(gè)或兩個(gè)自由度制作而成的陀螺儀具有特殊的性質(zhì):定軸性、進(jìn)動(dòng)性,利用這兩個(gè)性質(zhì)根據(jù)牛頓定律可以計(jì)算出某一方向的角速度。慣性器件一:陀螺儀敏感角速度原理-有駕定軸性:高速運(yùn)轉(zhuǎn)的剛體在不受外力矩的作用下旋轉(zhuǎn)軸方向相對(duì)慣性空間不變。進(jìn)動(dòng)性:陀螺儀轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),陀螺儀內(nèi)環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);外環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這與轉(zhuǎn)子靜止時(shí)不同。船用航姿儀定制