我們以一個單軸偏航陀螺儀為例,,探討較簡單的工作原理(圖1),。兩個正在運動的質(zhì)點向相反方向做連續(xù)運動,如藍(lán)色箭頭所示,。只要從外部施加一個角速率,,就會產(chǎn)生一個與質(zhì)點運動方向垂直的科里奧利力,如圖中黃色箭頭所示,。產(chǎn)生的科里奧利力使感應(yīng)質(zhì)點發(fā)生位移,,位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應(yīng)部分的運動電極(轉(zhuǎn)子)位于固定電極(定子)的側(cè)邊,,上面的位移將會在定子和轉(zhuǎn)子之間引起電容變化,,因此,在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉(zhuǎn)化成一個專門使用電路可以檢測的電參數(shù)?,F(xiàn)代陀螺儀采用微電子技術(shù),,實現(xiàn)小型化、集成化和智能化,,提高系統(tǒng)性能,。甘肅慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀的基本部件包括:1、陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī),、磁滯電機(jī),、三相交流電機(jī)等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見其轉(zhuǎn)速近似為常值),。2,、內(nèi)、外框架(或稱內(nèi),、外環(huán),,它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu))。3,、附件(是指力矩馬達(dá),、信號傳感器等)。陀螺儀的兩個重要特性,,陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,,另一是進(jìn)動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。定軸性,,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時,,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,,即指向一個固定的方向,;同時反抗任何改變轉(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,。山西高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不同類型的陀螺儀具有不同的測量精度和適用范圍,,可根據(jù)需求選擇合適的型號進(jìn)行應(yīng)用。
陀螺儀作為慣性技術(shù)體系的重要一環(huán),,是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的主要傳感器,,其技術(shù)的更迭前進(jìn)與慣性技術(shù)的發(fā)展需求密不可分。轉(zhuǎn)子陀螺儀拉開了陀螺儀工程化應(yīng)用的序幕,;光學(xué)陀螺儀具有里程碑的意義,,在捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的成功應(yīng)用,大幅改善了陀螺儀精度與穩(wěn)定性,、體積之間的矛盾,;振動陀螺儀和原子陀螺儀等新型陀螺儀,在現(xiàn)階段展示出了巨大潛力,,正處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài),。陀螺儀技術(shù)對國家綜合定位、導(dǎo)航,、授時體系的建設(shè)有著重要意義,,未來將不斷向著高精度、高可靠性和小型化,、低成本兩大方向邁進(jìn),,對陀螺儀技術(shù)的持續(xù)探索研究,仍將是國內(nèi)外廣大科技工作者密切關(guān)注的焦點,。
集成光學(xué)陀螺儀,,隨著集成光路的發(fā)展,可在單塊芯片上實現(xiàn)非常復(fù)雜的功能,,可以將幾毫米直徑的集成環(huán)形腔激光器,、光電檢測電路都集成在同一芯片上,作為集成光學(xué)陀螺儀的敏感元件,,這樣可以較大程度上減小現(xiàn)有光學(xué)陀螺儀的質(zhì)量和尺寸,,降低成本和功耗,,更好地控制熱效應(yīng),,增加可靠性,因此利用集成光學(xué)技術(shù)制造的光學(xué)陀螺儀具有良好的發(fā)展前景,。目前,,圍繞著集成環(huán)形腔激光器已經(jīng)展開了普遍的研究,,但是關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。此外,,包括核磁諧振和超流體等的頂端技術(shù)也已經(jīng)得到了驗證,,未來也將在新型陀螺儀上得到應(yīng)用。將一個陀螺放置在桌面上,,它會向一個方向傾倒,,但如果將其旋轉(zhuǎn)起來,它便能夠穩(wěn)穩(wěn)地立在桌子上,,只要旋轉(zhuǎn)不止,,它就不會傾倒。陀螺儀根據(jù)工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域可以分為機(jī)械式和激光陀螺儀兩類,。
陀螺儀的原理,,陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,,基于角動量不滅的理論設(shè)計出來的,。陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn),由于輪子的角動量,,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向,。通俗地說,一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時,,是不會改變的,。大家如果玩過陀螺就會知道,旋轉(zhuǎn)的陀螺遇到外力時,,它的軸的方向是不會隨著外力的方向發(fā)生改變的,。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒,,因為車軸有一股保持水平的力量,,人們根據(jù)這個道理,用它來保持方向,,制造出來的東西就叫做陀螺儀,,然后再用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng),。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。福建高精度陀螺儀
陀螺儀可以用于地理測量和地圖制作,,提供準(zhǔn)確的地理信息,。甘肅慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀飛輪會繞著輸出軸轉(zhuǎn)動或者不讓該軸的轉(zhuǎn)動,這取決于輸出萬向節(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向節(jié)設(shè)備,,可以用于感測或測量航天器或飛機(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固定的位置,。這樣轉(zhuǎn)子繞一個軸旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(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)量代替一個或多個元件,。例如,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子可以懸浮在流體中,,而不是安裝在萬向節(jié)中,。甘肅慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選