陀螺儀是智能手機不可或缺的一個重要部件,沒有陀螺儀,那么智能手機的多數功能基本無法實現,因為很多功能都需要精確了解手機的具體姿態。雖說手機少不了陀螺儀,但怎么看,我們的手機里都不像是裝備了這個東西,因為手機內部的空間實在是有限,似乎沒有安裝這個東西的地方。事實上如果我們將手機拆開,確實也看不到陀螺儀,這是怎么回事呢?手機中的確安裝有陀螺儀,但是手機中的陀螺儀與剛才我們所講的陀螺儀并不相同,它雖然也叫做陀螺儀,但與陀螺就沒有什么關系了,從外觀上來看,它就是一個邊長只有幾毫米的黑色小方塊。分類上,陀螺儀可以分為機械陀螺儀和光學陀螺儀兩種。貴州頂管導向慣性導航系統
但通常多按陀螺儀中所采用的支承方式分類:滾珠軸承自由陀螺儀,它是經典的陀螺儀。利用滾珠軸承支承是應用較早、較普遍的支承方式。滾珠軸承靠直接接觸,摩擦力矩大,陀螺儀的精度不高,漂移率為每小時幾度,但工作可靠,迄今還用在精度要求不高的場合。一個自由轉子陀螺儀(雙自由度陀螺儀)靠內環軸和外環軸角度傳感元件可以測量兩個姿態角。液浮陀螺儀,又稱浮子陀螺。內框架(內環)和轉子形成密封球形或圓柱形的浮子組件。轉子在浮子組件內高速旋轉,在浮子組件與殼體間充以浮液,用以產生所需要的浮力和阻尼。浮力與浮子組件的重量相等者,稱為全浮陀螺;浮力小于浮子組件重量者稱為半浮陀螺。貴州頂管導向慣性導航系統機械式陀螺儀利用旋轉物體的穩定性原理,通過檢測陀螺儀殼體的轉動角速度來確定方向。
航向姿態系統是一種測量、顯示飛機航向角、俯仰角和滾轉角的飛行儀表。它由全姿態陀螺儀、磁航向傳感器或天文羅盤和全姿態指示器組成。全姿態陀螺儀主要由航向陀螺和垂直陀螺(一種陀螺地平儀)組成。這兩個陀螺儀均裝在隨動環內,所以在飛機機動飛行時既能使航向陀螺的外環軸始終保持在地垂線方向上,又能使垂直陀螺的轉子軸和外環軸始終保持正交,以保證全姿態陀螺儀提供正確的航向、俯仰、傾側姿態信息。按驅動陀螺輪運轉的分類方式有:電動和氣動。按姿態角測量分類方式有:摩擦式電位器(通過測量模擬電壓的大小來計算出姿態角)和非接觸式容柵傳感器 ;對于角速度傳感器,很多人可能會比較陌生,不過,如果提到它的另一個名字——陀螺儀,相信有不少人知道。
陀螺儀的特性。接下來,我們用圖來說說陀螺儀的特性。“陀螺儀”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進動性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。進動性。進動性是二自由度陀螺儀里面的概念。二自由度陀螺儀模型如下:陀螺儀。外框能夠繞外框軸旋轉,內框能夠繞內框軸旋轉,中間是旋轉的陀螺和自轉軸。進動性是指的這樣的現象:陀螺儀,在陀螺轉子高速轉動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內框架,會使得外框架按如圖所示方向轉動,從而導致動量矩H(即自轉軸的方向)相應轉動。或者另外一種情況:陀螺儀,用力推動外框,使得內框架繞內框軸轉動。類似于牛頓第三定律,當推動外框架或者內框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產生反作用力矩,其大小與外力矩相等,方向相反。這也是陀螺儀的基本特性之一。在航天器、飛機、導彈等航空航天器材中,陀螺儀用于測量和控制姿態,確保飛行和導航的精確性和安全性。
陀螺儀飛輪會繞著輸出軸轉動或者不讓該軸的轉動,這取決于輸出萬向節的裝配方式是自由的還是固定的。姿態基準陀螺儀就是一種自由輸出萬向節設備,可以用于感測或測量航天器或飛機的俯仰、滾轉和偏航的姿態角。轉子的重心可以在一個固定的位置。這樣轉子繞一個軸旋轉的同時,還能夠繞另外兩個軸擺動。而且可以圍繞這個固定點在任何方向自由轉動(除了轉子旋轉引起的固有阻力以外)。一些陀螺儀用機械當量代替一個或多個元件。例如,旋轉轉子可以懸浮在流體中,而不是安裝在萬向節中。與其他傳感器(如加速度計)相結合,陀螺儀能實現更為精確的姿態解算。車載航姿儀工作原理
陀螺儀可以實現高精度的姿態控制,用于飛行器、導彈等的穩定控制。貴州頂管導向慣性導航系統
作為穩定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射井等提供準確的方位基準。陀螺儀在生活和特種領域都有重要作用。小到手機,大到衛星,都能見到它的身影。飛行器姿態控制是陀螺特性的重要應用,是定軸性的體現。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準,道理很簡單,飛行器在空中飛行過程中,不管姿態如何改變,垂直陀螺儀始終指向垂直方向不變,從而提供有關姿態角的信息。當然,由于陀螺自身漂移和環境變化,需要修正裝置隨時校準修正。貴州頂管導向慣性導航系統