陀螺儀是什么,?陀螺儀器較早是用于航海導航,,但隨著科學技術(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,,而在導彈,、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,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,。陀螺儀分為機械式,、激光式和光纖式三大類,各自具有獨特的優(yōu)勢和局限性,。吉林煤機導向航姿儀
作為穩(wěn)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(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)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(fā)射井等提供準確的方位基準。陀螺儀器的應用范圍是相當普遍的,,它在現(xiàn)代化的國家防護建設和國民經(jīng)濟建設中均占重要的地位,。基本上陀螺儀是一種機械裝置,,其主要部分是一個繞旋轉(zhuǎn)軸以極高角速度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,,轉(zhuǎn)子裝在一支架內(nèi);在通過轉(zhuǎn)子中心軸XX1上加一內(nèi)環(huán)架,,那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運動,;然后,在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架,,則這個陀螺儀有兩個平衡環(huán),,可以環(huán)繞平面 [2]三軸作自由運動,成為一個完整的太空陀螺儀(space gyro),。甘肅抗震慣性導航系統(tǒng)現(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,。
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航,但隨著科學技術(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,,而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,,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,。
在系統(tǒng)方面,陀螺儀的信號調(diào)節(jié)電路可簡化為電機驅(qū)動部分和加速傳感器感應電路兩部分(圖2): - 電機驅(qū)動部分通過靜電激勵方法,,使驅(qū)動電路前后振蕩,,為機械元件提供勵磁;感應部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應質(zhì)點上產(chǎn)生的位移,,這是一個穩(wěn)健,、可靠的技術(shù),被成功地用于ST的MEMS產(chǎn)品線,,能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數(shù)字信號,。 在控制電路內(nèi)部有先進的電源關(guān)斷功能,當不需要傳感器功能時,,可關(guān)閉整個傳感器,,或讓其進入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,,當需要檢測傳感器上施加的角速率時,,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒,。陀螺儀根據(jù)工作原理和應用領(lǐng)域可以分為機械式和激光陀螺儀兩類。
1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉(zhuǎn),,首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中地的轉(zhuǎn)子(rotor),,由于具有慣性,它的旋轉(zhuǎn)軸永遠指向一固定方向,,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表,。陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,,但直到現(xiàn)在,,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的,。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進動性,。激光陀螺儀則利用光的干涉效應測量角速度,具有高精度和長期穩(wěn)定性,,在慣性導航和高精度測量中應用普遍,。甘肅抗震慣性導航系統(tǒng)
光纖陀螺儀具有抗電磁干擾,、體積小、重量輕等特點,,適用于復雜環(huán)境下的精確測量,。吉林煤機導向航姿儀
現(xiàn)在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,手機中陀螺儀的運用首先用在游戲的控制上,,相比傳統(tǒng)重力感應器只能感應左右兩個維度的(多軸的重力感應是可以檢測到物體豎直方向的轉(zhuǎn)動,,但角度難判斷)變化,陀螺儀通過對偏轉(zhuǎn),、傾斜等動作角速度的測量,,可以實現(xiàn)用手控制游戲主角的視野和方向??梢詭椭謾C攝像頭防抖,。在我們按下快門時,陀螺儀測量出手機翻轉(zhuǎn)的角度,,將手抖產(chǎn)生的偏差反饋給圖像處理器,,用計算出的結(jié)果控制補償鏡片組,對鏡頭的抖動方向以及位移作出補償,,實現(xiàn)更清晰的拍照效果,。吉林煤機導向航姿儀