振動(dòng)陀螺儀,MEMS陀螺儀因其體積小、成本低、易批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),現(xiàn)階段已基本占據(jù)低精度市場(chǎng),隨著工藝水平、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)算法的不斷發(fā)展,其精度性能有望實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破,進(jìn)入慣性級(jí)陀螺儀應(yīng)用領(lǐng)域。半球諧振陀螺儀較好地滿(mǎn)足理想慣性傳感器的性能指標(biāo),在成功應(yīng)用到空間領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,向航海領(lǐng)域的推廣已成為必然趨勢(shì),例如,法國(guó)已將半球諧振陀螺儀作為新一代海洋導(dǎo)航定位系統(tǒng)的主要慣性導(dǎo)航設(shè)備,賽峰電子與防務(wù)公司基于HRG Crystal技術(shù)研發(fā)的布盧·瑙特(BlueNaute)系列慣性導(dǎo)航系統(tǒng),已開(kāi)始應(yīng)用到工程船舶、科考船和海警船等載體上[20];另外,結(jié)合新型制作工藝,大力開(kāi)發(fā)基于MEMS技術(shù)的微半球諧振陀螺儀(micro-HRG, MHRG)也是未來(lái)的熱點(diǎn)研究方向。隨著MEMS技術(shù)的成熟,微型陀螺儀逐漸成為市場(chǎng)主流,應(yīng)用于各種消費(fèi)電子產(chǎn)品。湖南慣導(dǎo)作用
陀螺儀的基本特性:定軸性、進(jìn)動(dòng)性.(1)定軸性,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí),在沒(méi)有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí),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(gè)固定的方向;同時(shí)反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。(2)進(jìn)動(dòng)性,當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)性。江蘇實(shí)時(shí)慣導(dǎo)陀螺儀的制造材料和技術(shù)不斷發(fā)展,使其在精度、尺寸、重量等方面不斷突破。
人們利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱(chēng)為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個(gè)領(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用。比如:回轉(zhuǎn)羅盤(pán)、定向指示儀、炮彈的翻轉(zhuǎn)、陀螺的章動(dòng)等。陀螺儀的種類(lèi)很多,按用途來(lái)分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示,作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機(jī)械陀螺儀,光纖陀螺儀和激光陀螺儀,它們都是電子式的,并且它們可以和加速度計(jì),磁阻芯片,GPS,做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)。
當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車(chē)載導(dǎo)航上它的作用體現(xiàn)在:陀螺儀在上立交橋時(shí)更靈敏準(zhǔn)確的識(shí)別,民用GPS的精度是無(wú)法識(shí)別上沒(méi)上立交橋的,而陀螺儀卻可測(cè)出車(chē)子是否向上移動(dòng)了,從而能讓導(dǎo)航軟件及時(shí)的修改導(dǎo)航路線(xiàn)。依靠GPS衛(wèi)星的信號(hào)導(dǎo)航和陀螺儀的慣性導(dǎo)航,有效提高了導(dǎo)航精確度,即使在失去GPS信號(hào)后,系統(tǒng)仍能通過(guò)自主推算來(lái)繼續(xù)導(dǎo)航,為車(chē)主提供準(zhǔn)確的行駛指示。且而陀螺儀能夠在方向和速度改變的瞬間即時(shí)測(cè)出,從而能讓導(dǎo)航軟件及時(shí)的修改導(dǎo)航路線(xiàn)。陀螺儀的測(cè)量數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性,為動(dòng)態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。
陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航,但隨著科學(xué)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(yīng)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(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件,即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào),以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線(xiàn)飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。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)。由此可見(jiàn),陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)普遍的,它在現(xiàn)代化的國(guó)家防護(hù)建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。陀螺儀可以用于地理測(cè)量和地圖制作,提供準(zhǔn)確的地理信息。海南陀螺儀規(guī)格
光纖陀螺儀利用光纖環(huán)路的Sagnac效應(yīng),通過(guò)檢測(cè)相位差來(lái)獲得角速度信息。湖南慣導(dǎo)作用
陀螺儀其他領(lǐng)域的應(yīng)用:在航空航天以及特種武器中,陀螺儀作為慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,用于測(cè)量和控制飛行物體的轉(zhuǎn)彎角度和航向指示。此外,陀螺儀還應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中,通過(guò)檢測(cè)用戶(hù)的頭部運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)更自然的視覺(jué)交互體驗(yàn)??傊?,陀螺儀通過(guò)其獨(dú)特的角動(dòng)量守恒特性,在多個(gè)領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著不可或缺的作用,從提升游戲體驗(yàn)到增強(qiáng)導(dǎo)航精度,再到實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的拍照功能,陀螺儀技術(shù)的應(yīng)用普遍且重要。讓我們回溯至機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的誕生。1850年,法國(guó)物理學(xué)家J.Foucault在探索地球自轉(zhuǎn)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在沒(méi)有外力作用下,其自轉(zhuǎn)軸會(huì)始終指向一個(gè)固定的方向,因此他將這種裝置命名為陀螺儀。陀螺儀一經(jīng)問(wèn)世,便在航海領(lǐng)域大放異彩,隨后又在航空領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。因?yàn)樵谌f(wàn)米高空,只憑肉眼很難辨別方向,而飛行中一旦失去方向感,其危險(xiǎn)性可想而知。湖南慣導(dǎo)作用