陀螺儀是什么?陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。用途:陀螺儀普遍應用于各種領域,包括:航空和航天:飛機、直升機和航天器的導航和姿態(tài)控制;汽車:電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)和自適應巡航控制(ACC);機器人:平衡和姿態(tài)控制;虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR):頭部跟蹤和手勢控制;消費電子產品:智能手機和可穿戴設備的屏幕翻轉和方向鎖定。原理:陀螺儀的工作原理基于角動量守恒定律。當陀螺高速旋轉時,它會產生一個稱為角動量的物理量。當陀螺受到外力的作用而旋轉(角速度),角動量會改變方向,產生一個與角速度成正比的力矩。通過測量這個力矩,陀螺儀可以確定旋轉速度和方向。新型MEMS陀螺儀因其小型化、低成本和低功耗特點,逐漸取代傳統(tǒng)陀螺儀在消費電子產品中的應用。廣西慣性導航系統(tǒng)供應商
1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發(fā)現(xiàn)高速轉動中地的轉子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)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。上海陀螺儀供應虛擬現(xiàn)實(VR)設備中,陀螺儀用于捕捉用戶頭部運動,提供沉浸式體驗。
陀螺儀的發(fā)展歷程:機械式 → 小型芯片狀。1850年,法國物理學家,萊昂·傅科,發(fā)現(xiàn)高速轉動中的轉子由于慣性作用,其旋轉軸永遠指向固定方向,故用希臘字gyro(旋轉)和skopein(看)來命名這種設備,即陀螺儀(gyro scope),并利用陀螺儀驗證了地球的自轉運動。1908年,德國科學家,赫爾曼·安許茨·肯普費,設計一種單轉子擺式陀螺,該系統(tǒng)可以憑借重力力矩自動尋找方向,解決了艦船導航的問題。二戰(zhàn)期間,德國,利用陀螺儀,為V-2火箭裝備了慣性制導系統(tǒng),實現(xiàn)陀螺儀技術在導彈制導領域的初次應用。使用陀螺儀確定方向和角速度,使用加速度計計算加速度,計算得出飛彈飛行的距離與路線,同時控制飛行姿態(tài),以爭取讓飛彈落到想去的地方
導航系統(tǒng)是利用三角、幾何的法則來計算汽車位置的,所以汽車至少要同時在三個同步衛(wèi)星的視線之下,才能確定位置。在導航系統(tǒng)直接視線范圍內的同步衛(wèi)星越多,定位就越準確。當然,大多數(shù)的同步衛(wèi)星都是在人口密集的大都市的上空,所以當你遠離城區(qū)時,導航系統(tǒng)的效果就不會太好了甚至根本就不能工作。這就是所謂的“導航盲區(qū)”。針對這個問題,有導航廠商尋找到了解決之道,而實現(xiàn)精確導航的奧妙在于一個小東西——陀螺儀。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。如果沒有它,就沒有飛機,沒有火箭,沒有現(xiàn)代生活,這恐怕是他的發(fā)明者都沒有想到的。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和游戲設備的姿態(tài)感應和運動控制,提供更好的用戶體驗。
陀螺儀的分類:按照轉子轉動的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱二自由度陀螺儀)。前者用于測定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測定姿態(tài)角速度,因此常稱單自由度陀螺儀為。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。為彌補這一不足,通常在液浮的基礎上增加磁懸浮,即由浮液承擔浮子組件的重量,而用磁場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。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。陀螺儀在游戲機、遙控器等消費電子產品中的應用,為用戶帶來更加豐富的操作體驗。廣西慣性導航系統(tǒng)供應商
陀螺儀可以用于地下勘探和地質勘測,提供準確的位置和方向信息。廣西慣性導航系統(tǒng)供應商
誰能講講陀螺儀的原理?機械轉子式陀螺儀的主要構造是高速旋轉的陀螺轉子和陀螺主軸。通過在陀螺主軸上安裝內環(huán)架,即可構成單自由度陀螺儀(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)。再輔以驅動陀螺轉子高速旋轉的力矩馬達和信號傳感器等組件,一個完整的陀螺儀就誕生了。機械轉子陀螺儀主要依賴角動量守恒定律中的定軸性和進動性兩大特性來進行角速度測量。(1)定軸性指的是陀螺轉子在高速旋轉且沒有外力作用時,其自轉軸在慣性空間中會保持穩(wěn)定不變的指向,即始終指向一個固定的方向。(2)進動性則表現(xiàn)為當陀螺轉子高速旋轉時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內環(huán)轉動;若外力矩作用于內環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉動。這種轉動角速度的方向與外力矩的作用方向是相互垂直的。廣西慣性導航系統(tǒng)供應商