陀螺儀的基本部件包括:1、陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見其轉(zhuǎn)速近似為常值)。2、內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu))。3、附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。陀螺儀的兩個重要特性,陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。定軸性,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。陀螺儀在空間站、衛(wèi)星等航天器中,為姿態(tài)控制和軌道測量提供關(guān)鍵支持。深圳慣性導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)格
三軸陀螺儀主要用來測量無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度,并根據(jù)角速度積分計算角度的改變。而一般采用雙軸傾角傳感器,與三軸陀螺儀構(gòu)成全姿態(tài)增穩(wěn)控制回路。陀螺儀測量得到的角速度信息用作增穩(wěn)反饋控制,使飛機操縱起來變的更“遲鈍”一些,從而利用傾角傳感器測得飛機橫滾角和俯仰角。然后將陀螺儀測得的角速率信息和傾角傳感器測得的姿態(tài)角進行捷聯(lián)運算,得到融合后的姿態(tài)信息。這種較為復(fù)雜的捷聯(lián)算法,能夠使姿態(tài)精度得到很大提高。深圳慣性導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)格陀螺儀可以用于地理測量和地圖制作,提供準(zhǔn)確的地理信息。
隨著物理學(xué)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(lǐng)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(yīng)用牛頓經(jīng)典力學(xué)定律。我們假設(shè)一個黑色質(zhì)量塊以特定的速度V沿著一個方向移動,當(dāng)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(dǎo)致質(zhì)量塊發(fā)生位移。
陀螺儀在照相/攝相領(lǐng)域的應(yīng)用,當(dāng)我們拍視頻或拍照時,有沒有相過,通過一種裝置,保證你的“相機”固定在同一位置,無論你的手怎么歪斜,身體怎么抖,他都能保持手機的相對穩(wěn)定。穩(wěn)拍器的整體大致框架如下圖所示,其中橘黃色部分就是加速度和陀螺儀傳感器工作部分。它將“攝像設(shè)備”的姿態(tài)反饋給中心MCU處理單元,中間MCU單元根據(jù)檢測到的“攝像設(shè)備”的姿態(tài)和運動情況,去控制電機做相應(yīng)的動作,電機動作使“攝像設(shè)備”保持穩(wěn)雷打不動的狀態(tài),這樣拍出來的照片才更清楚,錄制的錄像才更穩(wěn)定。陀螺儀工作原理基于角動量守恒定律,旋轉(zhuǎn)物體在無外力矩作用時,旋轉(zhuǎn)軸保持穩(wěn)定。
認知層:陀螺儀是什么?發(fā)展歷史如何?應(yīng)用場景有哪些?1、什么是陀螺儀?陀螺儀,簡稱陀螺,又稱角速度傳感器,用于測量、控制物體在相對慣性空間中的角運動的慣檢測性器件。物理定義為:陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體在相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。英文名稱:Gyro scope。理解層:陀螺儀的原理是什么?一句話描述:物體在旋轉(zhuǎn)時,其旋轉(zhuǎn)軸在不受外力影響的情況下,旋轉(zhuǎn)軸所指方向不變。因此可以用來測量角位移或角速度。陀螺儀在機器人領(lǐng)域具有重要作用,幫助機器人實現(xiàn)復(fù)雜動作和精確控制。深圳慣性導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)格
陀螺儀在航空航天領(lǐng)域中,可以用于飛行器的姿態(tài)控制和導(dǎo)航定位。深圳慣性導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)格
我們以一個單軸偏航陀螺儀為例,探討較簡單的工作原理(圖1)。兩個正在運動的質(zhì)點向相反方向做連續(xù)運動,如藍色箭頭所示。只要從外部施加一個角速率,就會產(chǎn)生一個與質(zhì)點運動方向垂直的科里奧利力,如圖中黃色箭頭所示。產(chǎn)生的科里奧利力使感應(yīng)質(zhì)點發(fā)生位移,位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應(yīng)部分的運動電極(轉(zhuǎn)子)位于固定電極(定子)的側(cè)邊,上面的位移將會在定子和轉(zhuǎn)子之間引起電容變化,因此,在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉(zhuǎn)化成一個專門使用電路可以檢測的電參數(shù)。深圳慣性導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)格