普遍使用的MEMS陀螺(微機械)可應用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控等領域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢:1.體積小、重量輕。適合于對安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等。2.低成本。3.高可靠性。內(nèi)部無轉動部件,全固態(tài)裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長。4.低功耗。5.大量程。適于高轉速大g值的場合。6.易于數(shù)字化、智能化??蓴?shù)字輸出,溫度補償,零位校正等。從力學的觀點近似的分析陀螺的運動時,可以把它看成是一個剛體,剛體上有一個萬向支點,而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉動,所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉動運動。船舶導航系統(tǒng)中,陀螺儀可提供精確的方向信息,幫助船舶避開暗礁和淺灘。船用慣性導航系統(tǒng)作用
陀螺儀的應用和總結。陀螺儀陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現(xiàn)也,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進動性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支,它以物體的慣性為基礎,研究旋轉物體的動力學特性。船用慣性導航系統(tǒng)作用陀螺儀在空間站、衛(wèi)星等航天器中,為姿態(tài)控制和軌道測量提供關鍵支持。
陀螺儀是什么?陀螺儀器較早是用于航海導航,但隨著科學技術的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。
陀螺儀的特性。接下來,我們用圖來說說陀螺儀的特性?!巴勇輧x”是敏感角位移的裝置,重要特性有定軸性和進動性。定軸性。定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。進動性。進動性是二自由度陀螺儀里面的概念。二自由度陀螺儀模型如下:陀螺儀。外框能夠繞外框軸旋轉,內(nèi)框能夠繞內(nèi)框軸旋轉,中間是旋轉的陀螺和自轉軸。進動性是指的這樣的現(xiàn)象:陀螺儀,在陀螺轉子高速轉動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內(nèi)框架,會使得外框架按如圖所示方向轉動,從而導致動量矩H(即自轉軸的方向)相應轉動?;蛘吡硗庖环N情況:陀螺儀,用力推動外框,使得內(nèi)框架繞內(nèi)框軸轉動。類似于牛頓第三定律,當推動外框架或者內(nèi)框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產(chǎn)生反作用力矩,其大小與外力矩相等,方向相反。這也是陀螺儀的基本特性之一。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。
陀螺儀的分類:按照轉子轉動的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱二自由度陀螺儀)。前者用于測定飛行器的姿態(tài)角,后者用于測定姿態(tài)角速度,因此常稱單自由度陀螺儀為。浮子陀螺由于利用浮力支承,摩擦力矩減小,陀螺儀的精度較高,但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補這一不足,通常在液浮的基礎上增加磁懸浮,即由浮液承擔浮子組件的重量,而用磁場形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置?,F(xiàn)代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和動壓氣浮并用的三浮陀螺儀。這種陀螺儀比滾珠軸承陀螺儀的精度高,漂移率為0.01度/時。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。陀螺儀的作用是提供準確的方向和位置信息,用于導航、航空航天、慣性導航等領域。北京航姿儀價格
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。船用慣性導航系統(tǒng)作用
作為穩(wěn)定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。陀螺儀器的應用范圍是相當普遍的,它在現(xiàn)代化的國家防護建設和國民經(jīng)濟建設中均占重要的地位?;旧贤勇輧x是一種機械裝置,其主要部分是一個繞旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子,轉子裝在一支架內(nèi);在通過轉子中心軸XX1上加一內(nèi)環(huán)架,那么陀螺儀就可環(huán)繞平面兩軸作自由運動;然后,在內(nèi)環(huán)架外加上一外環(huán)架,則這個陀螺儀有兩個平衡環(huán),可以環(huán)繞平面 [2]三軸作自由運動,成為一個完整的太空陀螺儀(space gyro)。船用慣性導航系統(tǒng)作用