陀螺儀,是一種用來(lái)感測(cè)與維持方向的裝置,基于「角動(dòng)量守恒」的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的。陀螺儀主要是由一個(gè)位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成,陀螺儀一旦開(kāi)始旋轉(zhuǎn),由于輪子的「角動(dòng)量」,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導(dǎo)航、定位等系統(tǒng),1850 年法國(guó)的物理學(xué)家 J.Foucault 為了研究地球自轉(zhuǎn),首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)子,由于「慣性」作用它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))和 skopein(看)兩字合為 gyro scopei 一字來(lái)命名這種儀表。陀螺儀分為機(jī)械式、激光式和光纖式三大類(lèi),各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。河南煤機(jī)導(dǎo)向陀螺儀
各種陀螺儀的應(yīng)用:陀螺儀發(fā)明后首先應(yīng)用在飛機(jī)上,后來(lái)又被用在導(dǎo)彈上,采用陀螺儀確定方向和角度,就可計(jì)算出飛行路線(xiàn),從而進(jìn)行姿態(tài)控制。手機(jī)陀螺儀就是把機(jī)械陀螺儀縮小了裝在手機(jī)主板上的,其實(shí)我也是這么想的,但永遠(yuǎn)不要低估科技的力量,現(xiàn)在都發(fā)展到有激光陀螺儀,光纖陀螺儀,以及微機(jī)電陀螺儀,雖然還叫陀螺儀,但其原理跟機(jī)械陀螺儀完全不一樣,激光陀螺儀的原理是利用光程差來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度,在閉合光路中,由同一光源發(fā)出的沿順時(shí)針?lè)较蚝头磿r(shí)針?lè)较騻鬏數(shù)膬墒夂凸飧缮?,利用檢測(cè)相位差或干涉條紋的變化,就可以測(cè)出閉合光路旋轉(zhuǎn)角速度。主要用于航空,航天,國(guó)家防護(hù)等檔次高領(lǐng)域。車(chē)載慣導(dǎo)安裝在地面車(chē)輛導(dǎo)航、水下探測(cè)器以及工業(yè)機(jī)器人中,陀螺儀也發(fā)揮著重要作用,提供姿態(tài)感知和運(yùn)動(dòng)控制支持。
到了第二次世界大戰(zhàn),各個(gè)國(guó)家都玩命的制造新式武器,德國(guó)人搞了飛彈去炸英國(guó),這是這里導(dǎo)彈的雛形。從德國(guó)飛到英國(guó),千里迢迢怎么讓飛彈能飛到,還能落到目標(biāo)呢?于是,德國(guó)人搞出來(lái)慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。慣性制導(dǎo)系統(tǒng)采用用陀螺儀確定方向和角速度,用加速度計(jì)測(cè)試加速度,然后通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算,就可以算出飛彈飛行的距離和路線(xiàn),然后控制飛行姿態(tài),爭(zhēng)取讓飛彈落到想去的地方。不過(guò)那時(shí)候計(jì)算機(jī)也好,儀器也好,精度都是不太夠的,所以德國(guó)的飛彈偏差很大,想要炸倫敦,結(jié)果炸得到處都是,頗讓英國(guó)人恐慌了一陣。
靜電陀螺儀又稱(chēng)電浮陀螺。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周?chē)b有均勻分布的高壓電極,對(duì)轉(zhuǎn)子形成靜電場(chǎng),用靜電力支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。這種方式屬于球形支承,轉(zhuǎn)子不只能繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),同時(shí)也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動(dòng),故屬自由轉(zhuǎn)子陀螺儀類(lèi)型。靜電場(chǎng)只有吸力,轉(zhuǎn)子離電極越近吸力就越大,這就使轉(zhuǎn)子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。用一套支承電路改變轉(zhuǎn)子所受的力,可使轉(zhuǎn)子保持在中心位置。靜電陀螺儀采用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達(dá)10~10度/時(shí)。它不能承受較大的沖擊和振動(dòng)。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,成本較高。陀螺儀的作用是提供準(zhǔn)確的方向和位置信息,用于導(dǎo)航、航空航天、慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域。
MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢(shì):1、體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場(chǎng)合,例如彈載測(cè)量等;2、低成本;3、高可靠性、內(nèi)部無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,全固態(tài)裝置,抗大過(guò)載沖擊,工作壽命長(zhǎng);4、低功耗;5、大量程,適于高轉(zhuǎn)速大g值的場(chǎng)合;6、易于數(shù)字化、智能化,可數(shù)字輸出,溫度補(bǔ)償,零位校正等。陀螺儀工作原理:消費(fèi)電子設(shè)備早在幾年前就開(kāi)始使用MEMS加速計(jì)。 從游戲機(jī)到手機(jī),從筆記本電腦到白色家電,運(yùn)動(dòng)控制式用戶(hù)界面和增強(qiáng)的保護(hù)系統(tǒng)給所有的消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來(lái)很多好處。船舶導(dǎo)航系統(tǒng)中,陀螺儀可提供精確的方向信息,幫助船舶避開(kāi)暗礁和淺灘。重慶防爆型陀螺儀
機(jī)械式陀螺儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低,但精度相對(duì)較低,適用于中低精度場(chǎng)合。河南煤機(jī)導(dǎo)向陀螺儀
更確切地說(shuō),一個(gè)繞對(duì)稱(chēng)軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,這種裝置的總體叫做陀螺儀。根據(jù)二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質(zhì),可以把這種陀螺儀分成三種類(lèi)型:速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩);積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);無(wú)約束陀螺(它只有慣性反作用力矩);除了機(jī)、電框架式陀螺儀以外,還出現(xiàn)了某些新型陀螺儀,如靜電式自由轉(zhuǎn)子陀螺儀,撓性陀螺儀,激光陀螺儀等。河南煤機(jī)導(dǎo)向陀螺儀