1850年法国物理学家莱昂·傅科(J.Foucault)为了研究地球自转,首先发现高速转动中地的转子(rotor),由于具有惯性,它的旋转轴永远指向一固定方向,他用希腊字 gyro(旋转)和skopein(看)两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从头一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,但直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪较主要的基本特性是它的稳定性和进动性。陀螺仪工作原理基于角动量守恒定律,旋转物体在无外力矩作用时,旋转轴保持稳定。顶管导向惯导厂家精选
在系统方面,陀螺仪的信号调节电路可简化为电机驱动部分和加速传感器感应电路两部分(图2): - 电机驱动部分通过静电激励方法,使驱动电路前后振荡,为机械元件提供励磁;感应部分通过测量电容变化来测量科里奥利力在感应质点上产生的位移,这是一个稳健、可靠的技术,被成功地用于ST的MEMS产品线,能够提供强度与施加在传感器上的角速率成正比的模拟或数字信号。 在控制电路内部有先进的电源关断功能,当不需要传感器功能时,可关闭整个传感器,或让其进入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺仪的总功耗,当需要检测传感器上施加的角速率时,在接到用户的命令后,传感器可从睡眠模式中立即唤醒。顶管导向航姿仪行价陀螺仪可以用于运动追踪和姿态识别,如体育训练、虚拟现实等领域。
主要工作原理:角动量守恒定律,角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义:物体矢径和其动量的叉积:(1)矢量的计算:叉积和点积,假设a、b为两个矢量,之间的夹角为θ,则点积:a · b = abcosθ(标量),叉积:a x b = absinθ(矢量,方向由右手螺旋定则决定,四指由a弯向b,大拇指方向即为叉积方向)。(2)角动量计算:物体矢径和动量的叉积,r为矢径,数值为物体到旋转中心的距离,方向为旋转中心指向物体的方向矢量;p为动量,数值为物体质量与线速度的乘积p=mv,方向为线速度v的方向;以该图的方向为例,依据角动量公式,可以得到角动量L的方向为竖直向上。(3)陀螺的角动量守恒,假设一个陀螺不受空气阻力(合外力力矩=0),陀螺与地面的接触面无限小(矢径=0),则角动量的合力矩为0,即角动量守恒。
氦-氖环形激光陀螺仪,相比传统的机械式转子陀螺仪,主要优点是无机械转子,结构简单(少于20个部件),抗振动性能好,启动快,可靠性高,数字输出。此外,一些研究人员还提出用固态增益介质替换氦-氖气体,能够使陀螺仪的工作寿命更长、成本更低和制造更简单,这种陀螺也被称为固态环形激光陀螺仪(固态RLG)。目前,基于氦-氖环形激光陀螺仪的惯性导航系统已经普遍应用在航空和航海导航、战略导弹的导航、制导与控制领域,成为主要的高性能陀螺仪之一。陀螺仪在游戏机、遥控器等消费电子产品中的应用,为用户带来更加丰富的操作体验。
功能分类:利用陀螺仪的动力学特性制成的各种仪表或装置,主要有以下几种:陀螺方向仪,能给出飞行物体转弯角度和航向指示的陀螺装置。它是三自由度均衡陀螺仪,其底座固连在飞机上,转子轴提供惯性空间的给定方向。若开始时转子轴水平放置并指向仪表的零方位,则当飞机绕铅直轴转弯时,仪表就相对转子轴转动,从而能给出转弯的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干扰,转子轴会逐渐偏离原始方向,因此每隔一段时间(如15分钟)须对照精密罗盘作一次人工调整。在大型工程和科研项目中,陀螺仪可与加速度计等传感器结合,实现复杂环境下的精确测量和控制。顶管导向航姿仪行价
陀螺仪特点包括响应速度快、精度高、不受外部环境影响等,能够提供可靠的姿态控制和导航信息。顶管导向惯导厂家精选
原子陀螺仪,由于各国的高度关注,原子陀螺仪技术不断取得突破性进展,已开始逐渐从实验室步入工程化并较终通往产业化。核磁共振陀螺仪具有体积小、功耗低、抗干扰能力强等明显特点,与MEMS工艺技术相结合,有望实现芯片型惯性级陀螺仪,并以捷联式方案应用到微小型战术导弹、微小卫星、小型飞行器和自主式水下航行器等装备上。原子干涉陀螺仪具有超髙的理论精度,特别适合作为高精度平台式惯性导航系统的传感器,应用到战略武器装备上,但目前来看,原子干涉陀螺仪距离较终产业化应用仍面临许多技术困难,需要做好中长期的规划部署。顶管导向惯导厂家精选