陀螺仪的原理,陀螺仪,是一种用来感测与维持方向的装置,基于角动量不灭的理论设计出来的。陀螺仪一旦开始旋转,由于轮子的角动量,陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。通俗地说,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。大家如果玩过陀螺就会知道,旋转的陀螺遇到外力时,它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量,人们根据这个道理,用它来保持方向,制造出来的东西就叫做陀螺仪,然后再用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。陀螺仪分为机械式、激光式和光纤式三大类,各自具有独特的优势和局限性。江西航姿仪使用方法
陀螺仪飞轮会绕着输出轴转动或者不让该轴的转动,这取决于输出万向节的装配方式是自由的还是固定的。姿态基准陀螺仪就是一种自由输出万向节设备,可以用于感测或测量航天器或飞机的俯仰、滚转和偏航的姿态角。转子的重心可以在一个固定的位置。这样转子绕一个轴旋转的同时,还能够绕另外两个轴摆动。而且可以围绕这个固定点在任何方向自由转动(除了转子旋转引起的固有阻力以外)。一些陀螺仪用机械当量代替一个或多个元件。例如,旋转转子可以悬浮在流体中,而不是安装在万向节中。云南惯性导航系统作用陀螺仪的误差来源包括温度、湿度、振动等,研究人员致力于降低这些因素的影响。
集成光学陀螺仪,随着集成光路的发展,可在单块芯片上实现非常复杂的功能,可以将几毫米直径的集成环形腔激光器、光电检测电路都集成在同一芯片上,作为集成光学陀螺仪的敏感元件,这样可以较大程度上减小现有光学陀螺仪的质量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制热效应,增加可靠性,因此利用集成光学技术制造的光学陀螺仪具有良好的发展前景。目前,围绕着集成环形腔激光器已经展开了普遍的研究,但是关键技术还有待突破。此外,包括核磁谐振和超流体等的顶端技术也已经得到了验证,未来也将在新型陀螺仪上得到应用。将一个陀螺放置在桌面上,它会向一个方向倾倒,但如果将其旋转起来,它便能够稳稳地立在桌子上,只要旋转不止,它就不会倾倒。
陀螺仪的发展历程:机械式 → 小型芯片状。1850年,法国物理学家,莱昂·傅科,发现高速转动中的转子由于惯性作用,其旋转轴永远指向固定方向,故用希腊字gyro(旋转)和skopein(看)来命名这种设备,即陀螺仪(gyro scope),并利用陀螺仪验证了地球的自转运动。1908年,德国科学家,赫尔曼·安许茨·肯普费,设计一种单转子摆式陀螺,该系统可以凭借重力力矩自动寻找方向,解决了舰船导航的问题。二战期间,德国,利用陀螺仪,为V-2火箭装备了惯性制导系统,实现陀螺仪技术在导弹制导领域的初次应用。使用陀螺仪确定方向和角速度,使用加速度计计算加速度,计算得出飞弹飞行的距离与路线,同时控制飞行姿态,以争取让飞弹落到想去的地方陀螺仪可以实现无需外部参考的导航,适用于各种环境和条件下的导航需求。
陀螺仪器较早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到普遍的应用。陀螺仪器不只可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当普遍的,它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。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。安徽惯导供应商
陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性,为动态环境下的控制提供可靠依据。江西航姿仪使用方法
陀螺仪作为惯性技术体系的重要一环,是惯性导航系统中的主要传感器,其技术的更迭前进与惯性技术的发展需求密不可分。转子陀螺仪拉开了陀螺仪工程化应用的序幕;光学陀螺仪具有里程碑的意义,在捷联式惯性导航系统中的成功应用,大幅改善了陀螺仪精度与稳定性、体积之间的矛盾;振动陀螺仪和原子陀螺仪等新型陀螺仪,在现阶段展示出了巨大潜力,正处于高速发展状态。陀螺仪技术对国家综合定位、导航、授时体系的建设有着重要意义,未来将不断向着高精度、高可靠性和小型化、低成本两大方向迈进,对陀螺仪技术的持续探索研究,仍将是国内外广大科技工作者密切关注的焦点。江西航姿仪使用方法