原子陀螺儀,由于各國的高度關注,原子陀螺儀技術不斷取得突破性進展,已開始逐漸從實驗室步入工程化并較終通往產(chǎn)業(yè)化。核磁共振陀螺儀具有體積小、功耗低、抗干擾能力強等明顯特點,與MEMS工藝技術相結(jié)合,有望實現(xiàn)芯片型慣性級陀螺儀,并以捷聯(lián)式方案應用到微小型戰(zhàn)術導彈、微小衛(wèi)星、小型飛行器和自主式水下航行器等裝備上。原子干涉陀螺儀具有超髙的理論精度,特別適合作為高精度平臺式慣性導航系統(tǒng)的傳感器,應用到戰(zhàn)略武器裝備上,但目前來看,原子干涉陀螺儀距離較終產(chǎn)業(yè)化應用仍面臨許多技術困難,需要做好中長期的規(guī)劃部署。在地面車輛導航、水下探測器以及工業(yè)機器人中,陀螺儀也發(fā)揮著重要作用,提供姿態(tài)感知和運動控制支持。江蘇航姿儀供應
三軸陀螺儀主要用來測量無人機在飛行過程中俯仰角、橫滾角和偏航角的角速度,并根據(jù)角速度積分計算角度的改變。而一般采用雙軸傾角傳感器,與三軸陀螺儀構(gòu)成全姿態(tài)增穩(wěn)控制回路。陀螺儀測量得到的角速度信息用作增穩(wěn)反饋控制,使飛機操縱起來變的更“遲鈍”一些,從而利用傾角傳感器測得飛機橫滾角和俯仰角。然后將陀螺儀測得的角速率信息和傾角傳感器測得的姿態(tài)角進行捷聯(lián)運算,得到融合后的姿態(tài)信息。這種較為復雜的捷聯(lián)算法,能夠使姿態(tài)精度得到很大提高。江蘇航姿儀供應汽車行業(yè)中,陀螺儀可用于車輛穩(wěn)定性控制、導航系統(tǒng)等,提高駕駛安全性。
陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于「角動量守恒」的理論設計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成,陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn),由于輪子的「角動量」,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導航、定位等系統(tǒng),1850 年法國的物理學家 J.Foucault 為了研究地球自轉(zhuǎn),首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子,由于「慣性」作用它的旋轉(zhuǎn)軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))和 skopein(看)兩字合為 gyro scopei 一字來命名這種儀表。
下面,我們以單自由度陀螺儀為例,來解析角速度測量的原理。單自由度陀螺儀的簡化模型如下圖所示,其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個軸。假設基座被固定在汽車上,y軸即為汽車的前進方向。當汽車繞y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時,內(nèi)環(huán)起到了隔離運動的作用,陀螺轉(zhuǎn)軸并不會隨汽車轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。但當汽車繞x軸轉(zhuǎn)動時,內(nèi)環(huán)上會產(chǎn)生一對力F,形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒有轉(zhuǎn)動自由度,力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進動。因此,通過測量y軸的角速度,我們可以間接測量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過程需要基于動量矩定理,這里不再詳細展開?,F(xiàn)代陀螺儀采用微電子技術,實現(xiàn)小型化、集成化和智能化,提高系統(tǒng)性能。
明白了科里奧利力,就可以來說說微機電陀螺儀了。微機電陀螺儀內(nèi)的主體就是一個質(zhì)量塊,這個質(zhì)量塊會在交替變化的電壓作用下做來回振蕩運動,這種運動本質(zhì)上就是一種直線運動,當陀螺儀開始轉(zhuǎn)動時,受科里奧利力的影響,這個水平振蕩的陀螺儀就會發(fā)生偏轉(zhuǎn),也就是說此時它不只有水平運動,還有垂直運動。運動方式的改變會使電容值發(fā)生微小的變化,而通過感知這種微小的變化就可以了解物體姿態(tài)的變化。當然,單個微機電陀螺儀只能感知一個方向上的姿態(tài)變化,但在手機中裝上兩三個,就能夠全方面準確識別手機的姿態(tài),畢竟這個東西很小,也不占什么地方。陀螺儀具有高精度和快速響應的特點,可以提供準確的角速度和角位移測量。福建陀螺儀廠家
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(huán)境下的精確測量。江蘇航姿儀供應
陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產(chǎn)品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產(chǎn)生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉(zhuǎn)。它們可分為機械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應用而異。陀螺儀還用于醫(yī)療、工業(yè)自動化和運動捕捉等領域。控制力矩陀螺儀(CMG)是一種固定輸出萬向節(jié)設備的例子,被用于在航天器上通過陀螺儀阻力來保持或維護所期望的姿態(tài)角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(jié)(或其當量),這樣的轉(zhuǎn)子就只能在兩個角度自由旋轉(zhuǎn)。還有一些其他情況下,轉(zhuǎn)子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉(zhuǎn)子的重心和轉(zhuǎn)子的懸掛中心就可能不會重合。江蘇航姿儀供應