我們以一個單軸偏航陀螺儀為例,探討較簡單的工作原理(圖1)。兩個正在運動的質點向相反方向做連續運動,如藍色箭頭所示。只要從外部施加一個角速率,就會產生一個與質點運動方向垂直的科里奧利力,如圖中黃色箭頭所示。產生的科里奧利力使感應質點發生位移,位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應部分的運動電極(轉子)位于固定電極(定子)的側邊,上面的位移將會在定子和轉子之間引起電容變化,因此,在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉化成一個專門使用電路可以檢測的電參數。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。甘肅慣性導航系統廠家精選
陀螺儀的基本部件包括:1、陀螺轉子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉子繞自轉軸高速旋轉,并見其轉速近似為常值)。2、內、外框架(或稱內、外環,它是使陀螺自轉軸獲得所需角轉動自由度的結構)。3、附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。陀螺儀的兩個重要特性,陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。定軸性,當陀螺轉子以高速旋轉時,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩定不變,即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉子軸向的力量。這種物理現象稱為陀螺儀的定軸性或穩定性。山西高精度慣性導航系統不同類型的陀螺儀具有不同的測量精度和適用范圍,可根據需求選擇合適的型號進行應用。
陀螺儀作為慣性技術體系的重要一環,是慣性導航系統中的主要傳感器,其技術的更迭前進與慣性技術的發展需求密不可分。轉子陀螺儀拉開了陀螺儀工程化應用的序幕;光學陀螺儀具有里程碑的意義,在捷聯式慣性導航系統中的成功應用,大幅改善了陀螺儀精度與穩定性、體積之間的矛盾;振動陀螺儀和原子陀螺儀等新型陀螺儀,在現階段展示出了巨大潛力,正處于高速發展狀態。陀螺儀技術對國家綜合定位、導航、授時體系的建設有著重要意義,未來將不斷向著高精度、高可靠性和小型化、低成本兩大方向邁進,對陀螺儀技術的持續探索研究,仍將是國內外廣大科技工作者密切關注的焦點。
集成光學陀螺儀,隨著集成光路的發展,可在單塊芯片上實現非常復雜的功能,可以將幾毫米直徑的集成環形腔激光器、光電檢測電路都集成在同一芯片上,作為集成光學陀螺儀的敏感元件,這樣可以較大程度上減小現有光學陀螺儀的質量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制熱效應,增加可靠性,因此利用集成光學技術制造的光學陀螺儀具有良好的發展前景。目前,圍繞著集成環形腔激光器已經展開了普遍的研究,但是關鍵技術還有待突破。此外,包括核磁諧振和超流體等的頂端技術也已經得到了驗證,未來也將在新型陀螺儀上得到應用。將一個陀螺放置在桌面上,它會向一個方向傾倒,但如果將其旋轉起來,它便能夠穩穩地立在桌子上,只要旋轉不止,它就不會傾倒。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。
陀螺儀的原理,陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于角動量不滅的理論設計出來的。陀螺儀一旦開始旋轉,由于輪子的角動量,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。通俗地說,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。大家如果玩過陀螺就會知道,旋轉的陀螺遇到外力時,它的軸的方向是不會隨著外力的方向發生改變的。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水平的力量,人們根據這個道理,用它來保持方向,制造出來的東西就叫做陀螺儀,然后再用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動將數據信號傳給控制系統。與其他傳感器(如加速度計)相結合,陀螺儀能實現更為精確的姿態解算。福建高精度陀螺儀
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。甘肅慣性導航系統廠家精選
陀螺儀飛輪會繞著輸出軸轉動或者不讓該軸的轉動,這取決于輸出萬向節的裝配方式是自由的還是固定的。姿態基準陀螺儀就是一種自由輸出萬向節設備,可以用于感測或測量航天器或飛機的俯仰、滾轉和偏航的姿態角。轉子的重心可以在一個固定的位置。這樣轉子繞一個軸旋轉的同時,還能夠繞另外兩個軸擺動。而且可以圍繞這個固定點在任何方向自由轉動(除了轉子旋轉引起的固有阻力以外)。一些陀螺儀用機械當量代替一個或多個元件。例如,旋轉轉子可以懸浮在流體中,而不是安裝在萬向節中。甘肅慣性導航系統廠家精選