陀螺儀是什么?陀螺儀器較早是用于航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到普遍的應用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制和軌道控制。陀螺儀分為機械式、激光式和光纖式三大類,各自具有獨特的優勢和局限性。吉林煤機導向航姿儀
作為穩定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射井等提供準確的方位基準。陀螺儀器的應用范圍是相當普遍的,它在現代化的國家防護建設和國民經濟建設中均占重要的地位。基本上陀螺儀是一種機械裝置,其主要部分是一個繞旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子,轉子裝在一支架內;在通過轉子中心軸XX1上加一內環架,那么陀螺儀就可環繞平面兩軸作自由運動;然后,在內環架外加上一外環架,則這個陀螺儀有兩個平衡環,可以環繞平面 [2]三軸作自由運動,成為一個完整的太空陀螺儀(space gyro)。甘肅抗震慣性導航系統現代陀螺儀采用微電子技術,實現小型化、集成化和智能化,提高系統性能。
在接下來的內容中,我們將更多地了解陀螺儀在國民生活應用中的表現。我們大致了解陀螺儀的來歷,原理和種類,那么,它與我們的日常生活有怎樣的關系呢?陀螺儀器較早是用于航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到普遍的應用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導彈、衛星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態控制和軌道控制。
在系統方面,陀螺儀的信號調節電路可簡化為電機驅動部分和加速傳感器感應電路兩部分(圖2): - 電機驅動部分通過靜電激勵方法,使驅動電路前后振蕩,為機械元件提供勵磁;感應部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應質點上產生的位移,這是一個穩健、可靠的技術,被成功地用于ST的MEMS產品線,能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數字信號。 在控制電路內部有先進的電源關斷功能,當不需要傳感器功能時,可關閉整個傳感器,或讓其進入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當需要檢測傳感器上施加的角速率時,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒。陀螺儀根據工作原理和應用領域可以分為機械式和激光陀螺儀兩類。
1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發現高速轉動中地的轉子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表。陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩定性和進動性。激光陀螺儀則利用光的干涉效應測量角速度,具有高精度和長期穩定性,在慣性導航和高精度測量中應用普遍。甘肅抗震慣性導航系統
光纖陀螺儀具有抗電磁干擾、體積小、重量輕等特點,適用于復雜環境下的精確測量。吉林煤機導向航姿儀
現在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,手機中陀螺儀的運用首先用在游戲的控制上,相比傳統重力感應器只能感應左右兩個維度的(多軸的重力感應是可以檢測到物體豎直方向的轉動,但角度難判斷)變化,陀螺儀通過對偏轉、傾斜等動作角速度的測量,可以實現用手控制游戲主角的視野和方向。可以幫助手機攝像頭防抖。在我們按下快門時,陀螺儀測量出手機翻轉的角度,將手抖產生的偏差反饋給圖像處理器,用計算出的結果控制補償鏡片組,對鏡頭的抖動方向以及位移作出補償,實現更清晰的拍照效果。吉林煤機導向航姿儀