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)在以下幾個方面:導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導(dǎo)航,先是德國人將其應(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,沒有GPS訊號時,可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運(yùn)動位移,從而繼續(xù)導(dǎo)航。陀螺儀可以用于運(yùn)動追蹤和姿態(tài)識別,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(來自古希臘語的γ?ρο?g?ros "圓形或者旋轉(zhuǎn)" 和σκοπ?ω skopéō "看到的"),是用于測量或維護(hù)方位和角速度的設(shè)備。它是一個旋轉(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,根據(jù)角動量守恒定律,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,來解析角速度測量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示,其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個軸。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,內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動的作用,陀螺轉(zhuǎn)軸并不會隨汽車轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動時,內(nèi)環(huán)上會產(chǎn)生一對力F,形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動自由度,力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動。因此,通過測量y軸的角速度,我們可以間接測量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動量矩定理,這里不再詳細(xì)展開。
陀螺儀的基本特性:定軸性、進(jìn)動性.(1)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。(2)進(jìn)動性,當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動;若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動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)動性。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)無需外部參考的導(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,動態(tài)范圍大,瞬時啟動,結(jié)構(gòu)簡單,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)出的沿順時針方向和反時針方向傳輸?shù)膬墒夂凸飧缮?,利用檢測相位差或干涉條紋的變化,就可以測出閉合光路旋轉(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。河北陀螺儀價格
機(jī)械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理,通過檢測陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動角速度來確定方向。船用航姿儀定制
高速轉(zhuǎn)動的剛體被大家稱為陀螺,利用支撐架增加一個或兩個自由度制作而成的陀螺儀具有特殊的性質(zhì):定軸性、進(jìn)動性,利用這兩個性質(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)軸方向相對慣性空間不變。進(jìn)動性:陀螺儀轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動時,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;外環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動。這與轉(zhuǎn)子靜止時不同。船用航姿儀定制