靜電陀螺儀又稱電浮陀螺。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對轉(zhuǎn)子形成靜電場,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),同時也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動,故屬自由轉(zhuǎn)子陀螺儀類型。靜電場只有吸力,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10~10度/時。它不能承受較大的沖擊和振動。它的缺點是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,成本較高。陀螺儀可以實現(xiàn)實時測量和反饋,用于實時控制和調(diào)整物體的姿態(tài)和位置。上海陀螺儀使用方法
振動陀螺儀,MEMS陀螺儀因其體積小、成本低、易批量生產(chǎn)等優(yōu)勢,現(xiàn)階段已基本占據(jù)低精度市場,隨著工藝水平、計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)算法的不斷發(fā)展,其精度性能有望實現(xiàn)質(zhì)的突破,進入慣性級陀螺儀應(yīng)用領(lǐng)域。半球諧振陀螺儀較好地滿足理想慣性傳感器的性能指標,在成功應(yīng)用到空間領(lǐng)域的基礎(chǔ)上,向航海領(lǐng)域的推廣已成為必然趨勢,例如,法國已將半球諧振陀螺儀作為新一代海洋導(dǎo)航定位系統(tǒng)的主要慣性導(dǎo)航設(shè)備,賽峰電子與防務(wù)公司基于HRG Crystal技術(shù)研發(fā)的布盧·瑙特(BlueNaute)系列慣性導(dǎo)航系統(tǒng),已開始應(yīng)用到工程船舶、科考船和海警船等載體上[20];另外,結(jié)合新型制作工藝,大力開發(fā)基于MEMS技術(shù)的微半球諧振陀螺儀(micro-HRG, MHRG)也是未來的熱點研究方向。抗震航姿儀工作原理陀螺儀可以抵抗外界干擾和振動,提供穩(wěn)定可靠的測量結(jié)果。
測量的物理量:(1)角速度,測量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時的轉(zhuǎn)動角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):繞x軸旋轉(zhuǎn);偏航角(yaw):繞z軸旋轉(zhuǎn);翻滾角(roll):繞y軸旋轉(zhuǎn);主要參數(shù),通用參數(shù)(傳感器);線性誤差:傳感器測量值與實際物理值之間的誤差;分辨率:可檢測到的較小物理量單位;采樣頻率:單位時間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù):量程:為角速度單位(dps,degree per second);靈敏度(刻度因子):較小分辨的角速度;靈敏度初始誤差;靈敏度動態(tài)誤差;非線性度:滿量程的誤差;初始零漂;零漂溫度系數(shù)。
單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個自由度,共有兩個自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示,x、y、z分別為陀螺儀的三個周,x方向沒有自由度。轉(zhuǎn)子飛速轉(zhuǎn)動的動量H沿z軸方向。當基座繞z軸轉(zhuǎn)動或y軸轉(zhuǎn)動時,由于內(nèi)框架具有隔離運動作用,轉(zhuǎn)子不會隨著基座的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當基座繞x軸轉(zhuǎn)動時,內(nèi)框架軸有一對力F作用在內(nèi)框架軸的兩端,形成力矩M_x,方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒有該方向的轉(zhuǎn)動自由度,力矩M_x使陀螺儀繞內(nèi)框架進動,沿y軸方向??傊?,單自由度陀螺儀可敏感缺少自由度方向的角速度。陀螺儀的測量數(shù)據(jù)具有實時性和連續(xù)性,為動態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。
陀螺儀的作用,這陀螺儀和重力傳感器有什么區(qū)別呢?區(qū)別很多,但較大的區(qū)別就是重力傳感對于空間上的位移感受維較少,能做到6個方向的感應(yīng)就已經(jīng)很不錯了,而陀螺儀則是全方面的。這很重要,毫不夸張的說,這兩者不是一個級別上的產(chǎn)品??赡芸吹竭@里,大家還是會覺得有些迷惑,既然陀螺儀很厲害,那么它在手機上到底有什么用呢?我們不妨來看看。導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導(dǎo)航,先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導(dǎo)航能力將達到前所未有的水準。實際上,目前很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機上安裝了相應(yīng)的軟件,其導(dǎo)航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機上用的導(dǎo)航儀。陀螺儀在機器人領(lǐng)域具有重要作用,幫助機器人實現(xiàn)復(fù)雜動作和精確控制。抗震航姿儀工作原理
陀螺儀可以用于地理測量和地圖制作,提供準確的地理信息。上海陀螺儀使用方法
陀螺儀其他領(lǐng)域的應(yīng)用:在航空航天以及特種武器中,陀螺儀作為慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,用于測量和控制飛行物體的轉(zhuǎn)彎角度和航向指示。此外,陀螺儀還應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實設(shè)備中,通過檢測用戶的頭部運動,實現(xiàn)更自然的視覺交互體驗??傊?,陀螺儀通過其獨特的角動量守恒特性,在多個領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著不可或缺的作用,從提升游戲體驗到增強導(dǎo)航精度,再到實現(xiàn)更穩(wěn)定的拍照功能,陀螺儀技術(shù)的應(yīng)用普遍且重要。讓我們回溯至機械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的誕生。1850年,法國物理學(xué)家J.Foucault在探索地球自轉(zhuǎn)的過程中,發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在沒有外力作用下,其自轉(zhuǎn)軸會始終指向一個固定的方向,因此他將這種裝置命名為陀螺儀。陀螺儀一經(jīng)問世,便在航海領(lǐng)域大放異彩,隨后又在航空領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。因為在萬米高空,只憑肉眼很難辨別方向,而飛行中一旦失去方向感,其危險性可想而知。上海陀螺儀使用方法