陀螺儀,簡稱陀螺,是用來測量、控制物體相對慣性空間角運動的慣性器件。陀螺儀傳感器技術自問世以來,發(fā)展至今已有160余年歷史,在導航、制導與控制等領域得到了普遍應用。隨著科學理論的進步和工藝水平的不斷提高,基于不同原理的陀螺儀相繼出現(xiàn),各國對陀螺儀精度、穩(wěn)定性、可靠性、成本、體積等性能指標的不懈追求,極大地促進了陀螺儀技術的發(fā)展。陀螺儀按照工作原理可劃分為:基于旋轉質量陀螺效應的轉子陀螺儀;基于薩奈克效應的光學陀螺儀;基于哥氏效應的振動陀螺儀;基于現(xiàn)代量子力學技術的原子陀螺儀。陀螺儀的測量數(shù)據(jù)具有實時性和連續(xù)性,為動態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。山西車載航姿儀
高速轉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:定軸性、進動性,利用這兩個性質根據(jù)牛頓定律可以計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:高速運轉的剛體在不受外力矩的作用下旋轉軸方向相對慣性空間不變。進動性:陀螺儀轉子高速轉動時,陀螺儀內環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞外環(huán)軸轉動;外環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞內環(huán)轉動。這與轉子靜止時不同。湖北慣導市場價格地下勘探、隧道挖掘等領域,陀螺儀有助于精確測量地下的空間結構和方向。
ST在EMES市場的份額正在快速增長,作為全球公認的消費電子和手機市場較大的MEMS傳感器供應商,ST較近推出了30款以低功耗和小封裝為特色的高性能陀螺儀。ST研制的微機械陀螺儀傳感器沿用了ST成功的制造技術,ST利用這項技術已經(jīng)制造了6億多顆加速傳感器, 選擇成功的技術可為客戶提供較先進的質量可靠的產(chǎn)品,而且可直接用于較終應用。ST陀螺儀的主要元件是一個微加工機械單元,按照一個音叉機制運轉,利用Coriolis原理把角速率轉換成一個特定感應結構的位移。
慣性導航原理,慣性導航利用陀螺儀和加速度計測量載體在慣性參考系下的角速度和加速度,并對時間進行積分、運算得到速度和相對位置,且把它變換到導航坐標系中,這樣結合較初的位置信息,就可以得到載體現(xiàn)在所處的位置。陀螺儀是一種穩(wěn)定平衡裝置,在航空,航海,手機,汽車等產(chǎn)業(yè)上有普遍應用,可以讓裝備陀螺儀的設備在運動過程中保持平衡穩(wěn)定,并提供準確的方位,水平,加速度,速度等信息。水平陀螺儀指示水平方向,給飛行器的航向角修正提供信息。陀螺羅經(jīng)是一種依靠陀螺儀指示真北的裝置。它利用地球自轉角速度和重力力矩的綜合作用,能夠使自轉軸自動尋找真北,而不需要依靠地磁場?,F(xiàn)在也有了長足的進步和發(fā)展。由此可見,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。陀螺儀可以實現(xiàn)實時測量和反饋,用于實時控制和調整物體的姿態(tài)和位置。
一個旋轉著的陀螺的穩(wěn)定性與這個陀螺的轉速有著直接的關系,轉速越快,陀螺就越穩(wěn)。這是因為旋轉著的物體都有一個轉軸,這個轉軸的方向是不容易輕易改變的,這是由旋轉物體的特性所決定的,轉動速度越快,轉軸的方向便越難以改變。所以當我們?yōu)橐粋€旋轉的陀螺提供一個支點,那么這個陀螺便會豎直地在支點上轉動,轉軸始終指向上方,但是如果我們將旋轉的陀螺以一定的傾斜角度放置在這個支點上,它就會保持原有的傾斜角度在支點上轉動,同時陀螺本身還會圍繞支點做圓周運動。陀螺儀在機器人領域具有重要作用,幫助機器人實現(xiàn)復雜動作和精確控制。山西車載航姿儀
激光陀螺儀的精度較高,但成本相對較高,多用于航空航天等高精度場合。山西車載航姿儀
現(xiàn)在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了,消費電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測量沿一個軸或幾個軸運動的角速度,而MEMS加速計則能測量線性加速度,因此這兩者是一對理想的互補技術。 事實上,如果組合使用加速計和陀螺儀這兩種傳感器,系統(tǒng)設計人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運動,為較終用戶提供現(xiàn)場感更強的用戶使用體驗、精確的導航系統(tǒng)以及其它功能。而ST選用了音叉方法設計陀螺儀,其差分特性使系統(tǒng)本身對作用在傳感器上的無用線性加速度和雜亂振動的敏感度低于市場上現(xiàn)有的其它類型陀螺儀。當這些無用的信號被施加到陀螺儀,兩個質點就會沿相同方向位移,在一個差分測量后,較終的電容變化將視為無效。山西車載航姿儀