陀螺儀是什么?陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測(cè)量角速度或角位移。用途:陀螺儀普遍應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括:航空和航天:飛機(jī)、直升機(jī)和航天器的導(dǎo)航和姿態(tài)控制;汽車(chē):電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)和自適應(yīng)巡航控制(ACC);機(jī)器人:平衡和姿態(tài)控制;虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR):頭部跟蹤和手勢(shì)控制;消費(fèi)電子產(chǎn)品:智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的屏幕翻轉(zhuǎn)和方向鎖定。原理:陀螺儀的工作原理基于角動(dòng)量守恒定律。當(dāng)陀螺高速旋轉(zhuǎn)時(shí),它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)稱(chēng)為角動(dòng)量的物理量。當(dāng)陀螺受到外力的作用而旋轉(zhuǎn)(角速度),角動(dòng)量會(huì)改變方向,產(chǎn)生一個(gè)與角速度成正比的力矩。通過(guò)測(cè)量這個(gè)力矩,陀螺儀可以確定旋轉(zhuǎn)速度和方向。新型MEMS陀螺儀因其小型化、低成本和低功耗特點(diǎn),逐漸取代傳統(tǒng)陀螺儀在消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。廣西慣性導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商
1850年法國(guó)物理學(xué)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(dòng)中地的轉(zhuǎn)子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)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(lái)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(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問(wèn)世以來(lái)已有大半個(gè)世紀(jì),但直到現(xiàn)在,陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)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(jìn)動(dòng)性。上海陀螺儀供應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備中,陀螺儀用于捕捉用戶(hù)頭部運(yùn)動(dòng),提供沉浸式體驗(yàn)。
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(lái)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(wèn)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
導(dǎo)航系統(tǒng)是利用三角、幾何的法則來(lái)計(jì)算汽車(chē)位置的,所以汽車(chē)至少要同時(shí)在三個(gè)同步衛(wèi)星的視線之下,才能確定位置。在導(dǎo)航系統(tǒng)直接視線范圍內(nèi)的同步衛(wèi)星越多,定位就越準(zhǔn)確。當(dāng)然,大多數(shù)的同步衛(wèi)星都是在人口密集的大都市的上空,所以當(dāng)你遠(yuǎn)離城區(qū)時(shí),導(dǎo)航系統(tǒng)的效果就不會(huì)太好了甚至根本就不能工作。這就是所謂的“導(dǎo)航盲區(qū)”。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題,有導(dǎo)航廠商尋找到了解決之道,而實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)航的奧妙在于一個(gè)小東西——陀螺儀。作為穩(wěn)定器,陀螺儀器能使列車(chē)在單軌上行駛,能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺,能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器,陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。如果沒(méi)有它,就沒(méi)有飛機(jī),沒(méi)有火箭,沒(méi)有現(xiàn)代生活,這恐怕是他的發(fā)明者都沒(méi)有想到的。小小的陀螺儀,讓我們的世界變得更美好。陀螺儀可以用于智能手機(jī)和游戲設(shè)備的姿態(tài)感應(yīng)和運(yùn)動(dòng)控制,提供更好的用戶(hù)體驗(yàn)。
陀螺儀的分類(lèi):按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱(chēng)三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱(chēng)二自由度陀螺儀)。前者用于測(cè)定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測(cè)定姿態(tài)角速度,因此常稱(chēng)單自由度陀螺儀為。浮子陀螺由于利用浮力支承,摩擦力矩減小,陀螺儀的精度較高,但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補(bǔ)這一不足,通常在液浮的基礎(chǔ)上增加磁懸浮,即由浮液承擔(dān)浮子組件的重量,而用磁場(chǎng)形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置?,F(xiàn)代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和動(dòng)壓氣浮并用的三浮陀螺儀。這種陀螺儀比滾珠軸承陀螺儀的精度高,漂移率為0.01度/時(shí)。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴(yán)格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。陀螺儀在游戲機(jī)、遙控器等消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用,為用戶(hù)帶來(lái)更加豐富的操作體驗(yàn)。廣西慣性導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商
陀螺儀可以用于地下勘探和地質(zhì)勘測(cè),提供準(zhǔn)確的位置和方向信息。廣西慣性導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商
誰(shuí)能講講陀螺儀的原理?機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的主要構(gòu)造是高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子和陀螺主軸。通過(guò)在陀螺主軸上安裝內(nèi)環(huán)架,即可構(gòu)成單自由度陀螺儀(總共兩自由度)。若再在外環(huán)架之外添加一環(huán),則形成雙自由度陀螺儀(共有三自由度)。再輔以驅(qū)動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的力矩馬達(dá)和信號(hào)傳感器等組件,一個(gè)完整的陀螺儀就誕生了。機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀主要依賴(lài)角動(dòng)量守恒定律中的定軸性和進(jìn)動(dòng)性?xún)纱筇匦詠?lái)進(jìn)行角速度測(cè)量。(1)定軸性指的是陀螺轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)且沒(méi)有外力作用時(shí),其自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中會(huì)保持穩(wěn)定不變的指向,即始終指向一個(gè)固定的方向。(2)進(jìn)動(dòng)性則表現(xiàn)為當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的方向與外力矩的作用方向是相互垂直的。廣西慣性導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商