人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個領域有著普遍的應用。比如:回轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動等。陀螺儀的種類很多,按用途來分,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動的自動控制系統(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,作為駕駛和領航儀表使用。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,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,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統(tǒng)。陀螺儀的發(fā)展和應用將進一步推動導航、航空航天、智能設備等領域的發(fā)展和創(chuàng)新。湖北船用慣導
隨著物理學的不斷發(fā)展和進步,陀螺儀的種類也日趨豐富,精度也在不斷提高。目前廣為人知的陀螺儀類型有光纖陀螺儀、激光陀螺儀和MEMS陀螺儀等。雖然MEMS陀螺儀在精度上可能不如光纖和激光陀螺儀,但其體積小、功耗低、成本低且易于批量生產(chǎn)的特點,使其在自動駕駛領域發(fā)揮著舉足輕重的作用。MEMS陀螺儀的角速度測量原理基于一種非真實存在的力——科里奧利力。這種力是在非慣性參考系下引入的慣性力,引入之后便可以應用牛頓經(jīng)典力學定律。我們假設一個黑色質量塊以特定的速度V沿著一個方向移動,當外部角速率被施加時,會產(chǎn)生一個垂直于施加角速度方向的力,導致質量塊發(fā)生位移。湖北船用慣導激光陀螺儀因其高精度和長期穩(wěn)定性,在導航系統(tǒng)、慣性導航系統(tǒng)及科研實驗中得到普遍應用。
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。
陀螺儀飛輪會繞著輸出軸轉動或者不讓該軸的轉動,這取決于輸出萬向節(jié)的裝配方式是自由的還是固定的。姿態(tài)基準陀螺儀就是一種自由輸出萬向節(jié)設備,可以用于感測或測量航天器或飛機的俯仰、滾轉和偏航的姿態(tài)角。轉子的重心可以在一個固定的位置。這樣轉子繞一個軸旋轉的同時,還能夠繞另外兩個軸擺動。而且可以圍繞這個固定點在任何方向自由轉動(除了轉子旋轉引起的固有阻力以外)。一些陀螺儀用機械當量代替一個或多個元件。例如,旋轉轉子可以懸浮在流體中,而不是安裝在萬向節(jié)中。未來,隨著人工智能和自動駕駛技術的發(fā)展,陀螺儀將繼續(xù)發(fā)揮關鍵作用,支持智能交通和自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)。
陀螺儀在手機中的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1、可以用作輸入設備。陀螺儀相當于一個立體的鼠標,這個功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似,甚至可以認為是一種類型。通過小幅度的傾斜,偏轉手機,實現(xiàn)菜單,目錄的選擇和操作的執(zhí)行。(比如前后傾斜手機,實現(xiàn)通訊錄條目的上下滾動;左右傾斜手機,實現(xiàn)瀏覽頁面的左右移動或者頁面的放大或縮小。2、也是未來較有前景和應用范圍的用途。那就是可以幫助手機實現(xiàn)很多增強現(xiàn)實的功能。增強現(xiàn)實是才冒出的概念,和虛擬現(xiàn)實一樣,是計算機的一種應用。大意是可以通過手機或者電腦的處理能力,讓人們對現(xiàn)實中的一些物體有更深入的了解。陀螺儀可以用于航天器的姿態(tài)控制和軌道調整,提供準確的航天數(shù)據(jù)。天津慣性導航系統(tǒng)哪家好
陀螺儀可以用于醫(yī)療設備的姿態(tài)穩(wěn)定和運動追蹤,提高手術的精確性和安全性。湖北船用慣導
陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產(chǎn)品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產(chǎn)生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉。它們可分為機械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應用而異。陀螺儀還用于醫(yī)療、工業(yè)自動化和運動捕捉等領域??刂屏赝勇輧x(CMG)是一種固定輸出萬向節(jié)設備的例子,被用于在航天器上通過陀螺儀阻力來保持或維護所期望的姿態(tài)角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(jié)(或其當量),這樣的轉子就只能在兩個角度自由旋轉。還有一些其他情況下,轉子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉子的重心和轉子的懸掛中心就可能不會重合。湖北船用慣導