转子陀螺仪,液浮陀螺仪经过几十年的发展,技术上已相对成熟,目前主要作为敏感传感器应用到武器系统上,以实现随动跟踪与制导,但在降低温控装置功耗和噪声等方面,仍有提升空间。动力调谐陀螺仪,在20世纪70年代到20世纪90年代被普遍应用,但随着光学陀螺仪技术的出现和发展,其各方面性能指标均不占优势,在各领域逐渐被光学陀螺仪所取代,目前国内外已基本停止了对动力调谐陀螺仪的研究。静电陀螺仪仍是目前实际应用中,精度较高的陀螺仪,但由于其工艺复杂、成本昂贵、抗干扰能力差等缺陷,如今只在高精度惯性导航系统中继续应用,受关注度较低,各国正努力寻求其替代品,未来进一步发展的空间相对受限。陀螺仪的工作原理是基于角动量守恒定律,即物体在没有外力作用下,角动量保持不变。陕西航姿仪安装
MEMS陀螺仪,即硅微机电陀螺仪,绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利力。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是指集机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS陀螺仪是利用coriolis定理,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号,其主要部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的。广东高动态航姿仪激光式陀螺仪采用激光束在Sagnac效应中的干涉现象,实现高精度角速度测量。
各种陀螺仪的应用:陀螺仪发明后首先应用在飞机上,后来又被用在导弹上,采用陀螺仪确定方向和角度,就可计算出飞行路线,从而进行姿态控制。手机陀螺仪就是把机械陀螺仪缩小了装在手机主板上的,其实我也是这么想的,但永远不要低估科技的力量,现在都发展到有激光陀螺仪,光纤陀螺仪,以及微机电陀螺仪,虽然还叫陀螺仪,但其原理跟机械陀螺仪完全不一样,激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度,在闭合光路中,由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉,利用检测相位差或干涉条纹的变化,就可以测出闭合光路旋转角速度。主要用于航空,航天,国家防护等档次高领域。
一个接近真实MEMS陀螺仪的结构如下图所示。外侧的蓝色与黄色部分别为驱动电极,它们通过施加交变电压来驱动内部的红色质量块及红色测量电极沿着特定方向做往返运动。红色质量块通过具有弹簧性质的绿色长条结构与基底相连,而红色的短栅与内侧蓝色的短栅则构成了电容的极板。当基底发生旋转时,质量块在科里奥利力的作用下会产生垂直方向的运动。这种运动的幅值与施加的角速度成正比。通过测量质量块上的红色电极与固定在底座上的蓝色电极之间的电容变化,我们就可以得到角速度的大小。陀螺仪可以抵抗外界干扰和振动,提供稳定可靠的测量结果。
激光陀螺仪,它的结构原理与上面几种陀螺仪完全不同。激光陀螺实际上是一种环形激光器,没有高速旋转的机械转子,但它利用激光技术测量物体相对于惯性空间的角速度,具有速率陀螺仪的功能。激光陀螺仪的结构和工作是:用热膨胀系数极小的材料制成三角形空腔。在空腔的各顶点分别安装三块反射镜,形成闭合光路。腔体被抽成真空,充以氦氖气,并装设电极,形成激光发生器。激光发生器产生两束射向相反的激光。当环形激光器处于静止状态时,两束激光绕行一周的光程相等,因而频率相同,两个频率之差(频差)为零,干涉条纹为零。当环形激光器绕垂直于闭合光路平面的轴转动时,与转动方向一致的那束光的光程延长,波长增大,频率降低;另一束光则相反,因而出现频差,形成干涉条纹。单位时间的干涉条纹数正比于转动角速度。激光陀螺的漂移率低达0.1~0.01度/时,可靠性高,不受线加速度等的影响,已在飞行器的惯性导航中得到应用,是很有发展前途的新型陀螺仪。陀螺仪的特点之一是响应速度快,可实时反馈物体的角速度变化。上海陀螺仪批发
陀螺仪的发展和应用将进一步推动导航、航空航天、智能设备等领域的发展和创新。陕西航姿仪安装
陀螺仪的基本特性:定轴性、进动性.(1)定轴性,当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。(2)进动性,当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。陕西航姿仪安装