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陀螺仪是啥意思(陀螺仪是干嘛)

陀螺仪是啥意思, 陀螺仪是一种感知和保持方向的装置。它是根据角动量守恒原理设计的,主要由位于轴上的可旋转转子组成。又称角速度传感器,与加速度计不同,它的测量物理量是偏转和倾斜时的旋转角速度。

在其发明之初,陀螺仪的尺寸是机械的,内部是高速旋转的陀螺仪。随着技术的发展,陀螺仪已经成为一个很小的芯片,可以检测和感知三维空间中的线性和运动,从而识别方向,确定姿态,计算角速度。

陀螺仪是干嘛

扩大知识面:陀螺仪有哪些类型?

陀螺仪有很多种,不同种类的应用是不同的。利用陀螺仪的动态特性制成的各种仪器或装置主要包括以下几种:

1.陀螺仪方向指示器

能够给出飞行物体旋转角度和航向指示的陀螺装置。它是一个三自由度平衡陀螺仪,其基座与飞机固定连接,其转子轴提供给定方向的惯性空间。如果开始时旋翼轴水平放置,指向仪表零方位,当飞机绕垂直轴转弯时,

仪器相对于转子轴旋转,从而给出转角和航向的指示。由于摩擦等干扰,转子轴会逐渐偏离原来的方向,所以每隔一段时间(比如15分钟)就要对着精密罗盘进行手动调整。

2.陀螺仪

三自由度陀螺仪,用于寻找和跟踪用于导航的地理子午面和作为方向基准的飞行物体。其外环轴垂直,转子轴水平置于子午面内,正端指向北方;其重心沿着垂直轴向下或向上偏离支撑中心。

当转子轴偏离子午面时,同时也偏离水平面,产生一个重力矩使陀螺旋进入子午面。这种利用重力矩的陀螺罗盘叫做摆式罗盘。到了21世纪,已经发展成为用自动控制系统代替重力摆的电控陀螺罗盘,并制造出可以同时指示水平面和子午面的平台罗盘。

3、陀螺垂直仪

一种使用摆锤敏感元件向三自由度陀螺仪施加校正扭矩以指示地面垂直线的仪器,也称为陀螺仪水准仪。陀螺仪的外壳通过使用伺服系统跟踪转子轴的位置。当转子轴偏离垂直线时,固定在壳体上的摆动传感元件输出信号,使力矩器产生校正力矩。

转子轴在扭矩的作用下旋回到垂直位置。陀螺垂直仪是除陀螺摆之外的另一种用于航空和导航系统的垂直指示器或测量仪器。

4.陀螺稳定器

稳定船体的陀螺装置。当船体侧向滚动时,陀螺力矩迫使框架随着转子相对于船体进动。这种摇摆进动引起另一个陀螺力矩,对船体有稳定作用。一旦船体倾斜,这个小陀螺就会沿着它的垂直轴旋转。

从而及时启动主陀螺仪框架轴上的控制电机,并在该轴上施加一个与原陀螺仪力矩方向相同的主动力矩,增强框架的进动及其对船体的稳定作用。

5.速度陀螺仪

直接测量载体角速度的二自由度陀螺装置。将平衡陀螺仪的外环固定在载体上,使内环轴线垂直于待测角速度的轴线。当载体和外圈以角速度围绕测量轴进动时,陀螺力矩将迫使内圈和转子相对于载体进动。

陀螺仪中有一个弹簧来限制这种相对进动,内圈的进动角度与弹簧的变形成正比。陀螺力矩和载体的角速率可以从平衡时内环的进动角得到。积分陀螺仪和速率陀螺仪的唯一区别是用线性阻尼器代替弹簧约束。

当车辆以任意变速旋转时,积分陀螺仪的输出就是绕测量轴的旋转角度(即角速度的积分)。以上两种陀螺仪广泛应用于远距离测量系统或自动控制和惯性导航平台。

6.陀螺稳定平台

以陀螺仪为核心部件,保持稳定物体给定姿态相对于惯性空间稳定的装置。稳定平台通常在由外环和内环组成的平台框架的轴上使用一个力矩装置来平衡力矩和干扰力矩,以阻止陀螺进动。稳定平台被称为动态陀螺稳定器。

陀螺稳定平台根据物体能保持稳定的转轴数量分为单轴、双轴和三轴陀螺稳定平台。陀螺稳定平台可用于稳定测量仪器、天线等需要精确定向的仪器设备。

它已广泛应用于航空和导航系统以及火控和雷达的通用支持。根据不同的原理方案,使用各种类型的陀螺仪作为元件。其中利用螺杆推进产生的陀螺力矩来抵抗干扰力矩,然后输出信号控制和摄像系统。

7.陀螺仪传感器

陀螺仪传感器是一种基于自由空间运动和手势的简单易用的定位和控制系统。在假想平面上挥动鼠标,屏幕上的光标会随之移动,可以在链接周围转圈,点击按钮。当你演讲或离开桌子时,

这些操作可以容易地实现。陀螺仪传感器最初应用于直升机模型,现在已经广泛应用于手机等移动便携设备。

8、光纤陀螺仪

光纤陀螺是基于光纤线圈的敏感元件,激光二极管发出的光沿光纤双向传播。光传播路径的变化决定了敏感元件的角位移。与传统的机械陀螺相比,光纤陀螺具有全固态的优点,

无转动部件和摩擦部件,使用寿命长,动态范围大,瞬间启动,结构简单,体积小,重量轻。与激光陀螺相比,光纤陀螺不存在锁定问题,光路不需要在应时块中精密加工,所以成本低。

9、激光陀螺

激光陀螺的原理是利用光程差来测量旋转角速度。在闭合光路中,从同一个光源发出的顺时针和逆时针方向的两束光相互干涉,通过检测相位差或干涉条纹的变化,可以测得闭合光路的旋转角速度。

10.MEMS陀螺仪

基于MEMS的陀螺仪比光纤或激光陀螺仪便宜很多,但精度很低,需要用参考传感器进行补偿来提高精度。基于MEMS技术的陀螺仪由于成本低,可以批量生产。

已广泛应用于汽车牵引力控制系统、医疗设备、军事装备等低成本应用领域。

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