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。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。甘肃航姿仪供应商
陀螺仪的特性。接下来,我们用图来说说陀螺仪的特性。“陀螺仪”是敏感角位移的装置,重要特性有定轴性和进动性。定轴性。定轴性很好理解,陀螺仪在高速旋转过程中具有动量矩H,在不受外力矩作用时,自转轴将相对惯性空间保持方向不变的特性。进动性。进动性是二自由度陀螺仪里面的概念。二自由度陀螺仪模型如下:陀螺仪。外框能够绕外框轴旋转,内框能够绕内框轴旋转,中间是旋转的陀螺和自转轴。进动性是指的这样的现象:陀螺仪,在陀螺转子高速转动的情况下,如果按如图所示用力作用于内框架,会使得外框架按如图所示方向转动,从而导致动量矩H(即自转轴的方向)相应转动。或者另外一种情况:陀螺仪,用力推动外框,使得内框架绕内框轴转动。类似于牛顿第三定律,当推动外框架或者内框架改变动量矩H的方向时,陀螺仪会产生反作用力矩,其大小与外力矩相等,方向相反。这也是陀螺仪的基本特性之一。贵州惯导陀螺仪可以用于航天器的姿态控制和轨道调整,提供准确的航天数据。
速率陀螺仪,用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的外环固定在运载器上并令内环轴垂直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角速度绕测量轴旋进时,陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪中有弹簧限制这个相对旋进,而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。由平衡时的内环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时,积分陀螺仪的输出量是绕测量轴的转角(即角速度的积分)。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或自动控制、惯性导航平台中使用较多。
智能手机中的应用:在智能手机中,陀螺仪主要用于检测手机的姿态,实现体感游戏、拍照防抖、更好的导航定位等功能。例如,在玩体感游戏时,陀螺仪能够感知用户的动作,使游戏体验更加真实;在拍照时,通过检测手的抖动,帮助实现图像稳定。游戏手柄中的应用:在游戏手柄中,陀螺仪与加速计结合使用,能够更准确地检测和跟踪玩家的动作,提供更真实、更直观的游戏体验。通过检测玩家的手部移动和姿态,直接将玩家的动作转化为游戏中的动作,增加游戏的趣味性和沉浸感。机械式陀螺仪利用旋转物体的稳定性原理,通过检测陀螺仪壳体的转动角速度来确定方向。
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。陀螺仪的主要作用是测量和维持物体的角速度和姿态,为导航、制导等领域提供支持。甘肃航姿仪供应商
通过陀螺仪和GPS的组合使用,可以实现更精确的位置和姿态信息,普遍用于航空、汽车导航系统等领域。甘肃航姿仪供应商
在接下来的内容中,我们将更多地了解陀螺仪在国民生活应用中的表现。我们大致了解陀螺仪的来历,原理和种类,那么,它与我们的日常生活有怎样的关系呢?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。甘肃航姿仪供应商