陀螺儀的基本構(gòu)成(以機(jī)械式陀螺儀為例):(1)轉(zhuǎn)子:常使用電機(jī)(比如同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等)驅(qū)動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子繞其自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并使其轉(zhuǎn)速近似保持為常值;(2)自轉(zhuǎn)軸;(3)萬向坐標(biāo)系(內(nèi)、外環(huán)):使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度;(4)力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等。使用陀螺儀/利用陀螺儀原理的產(chǎn)品/設(shè)備,慣性導(dǎo)航儀、體感設(shè)備(Joycon/wii等)、智能手機(jī)、穿戴設(shè)備(智能手表/手環(huán))、飛行器/無人機(jī)、電子攝影設(shè)備、穩(wěn)定器、AR/VR、機(jī)器人、游戲控制器/游戲手柄、自行車(輪子轉(zhuǎn)的越快越不容易倒)。陀螺儀可以用于無人機(jī)的姿態(tài)控制和導(dǎo)航,提供準(zhǔn)確的飛行數(shù)據(jù)。上海慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法
陀螺儀的發(fā)展歷程:機(jī)械式 → 小型芯片狀。1850年,法國(guó)物理學(xué)家,萊昂·傅科,發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子由于慣性作用,其旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)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(yàn)證了地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1908年,德國(guó)科學(xué)家,赫爾曼·安許茨·肯普費(fèi),設(shè)計(jì)一種單轉(zhuǎn)子擺式陀螺,該系統(tǒng)可以憑借重力力矩自動(dòng)尋找方向,解決了艦船導(dǎo)航的問題。二戰(zhàn)期間,德國(guó),利用陀螺儀,為V-2火箭裝備了慣性制導(dǎo)系統(tǒng),實(shí)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(jì)計(jì)算加速度,計(jì)算得出飛彈飛行的距離與路線,同時(shí)控制飛行姿態(tài),以爭(zhēng)取讓飛彈落到想去的地方綜采工作面航姿儀廠商陀螺儀的發(fā)展推動(dòng)了慣性導(dǎo)航和航空航天技術(shù)的進(jìn)步,提高了導(dǎo)航精度和安全性。
陀螺儀是什么?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(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件,即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào),以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。
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,光纖陀螺儀沒有閉鎖問題,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)針方向和反時(shí)針方向傳輸?shù)膬墒夂凸飧缮妫脵z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。陀螺儀可以測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)速度和角度,從而幫助確定物體的方向和位置。
認(rèn)知層:陀螺儀是什么?發(fā)展歷史如何?應(yīng)用場(chǎng)景有哪些?1、什么是陀螺儀?陀螺儀,簡(jiǎn)稱陀螺,又稱角速度傳感器,用于測(cè)量、控制物體在相對(duì)慣性空間中的角運(yùn)動(dòng)的慣檢測(cè)性器件。物理定義為:陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動(dòng)量矩敏感殼體在相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置。英文名稱:Gyro scope。理解層:陀螺儀的原理是什么?一句話描述:物體在旋轉(zhuǎn)時(shí),其旋轉(zhuǎn)軸在不受外力影響的情況下,旋轉(zhuǎn)軸所指方向不變。因此可以用來測(cè)量角位移或角速度。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。深圳航姿儀定制
現(xiàn)代陀螺儀采用微電子技術(shù),實(shí)現(xiàn)小型化、集成化和智能化,提高系統(tǒng)性能。上海慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法
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、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)。上海慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法