广西综采工作面航姿仪

认知层：陀螺仪是什么？发展历史如何？应用场景有哪些？1、什么是陀螺仪？陀螺仪，简称陀螺，又称角速度传感器，用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯检测性器件。物理定义为：陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体在相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。英文名称：Gyro scope。理解层：陀螺仪的原理是什么？一句话描述：物体在旋转时，其旋转轴在不受外力影响的情况下，旋转轴所指方向不变。因此可以用来测量角位移或角速度。陀螺仪通过实时监测角速度和方向变化，为航空航天等领域提供了关键的导航和控制支持。广西综采工作面航姿仪

速率陀螺仪，用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的外环固定在运载器上并令内环轴垂直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角速度绕测量轴旋进时，陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪中有弹簧限制这个相对旋进，而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。由平衡时的内环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时，积分陀螺仪的输出量是绕测量轴的转角（即角速度的积分）。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或自动控制、惯性导航平台中使用较多。广西综采工作面航姿仪陀螺仪的误差来源包括温度、湿度、振动等，研究人员致力于降低这些因素的影响。

陀螺仪是什么：绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。 由苍蝇后翅(退化为平衡棒)仿生得来。陀螺仪的原理：在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。

主要工作原理：角动量守恒定律，角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义：物体矢径和其动量的叉积：（1）矢量的计算：叉积和点积，假设a、b为两个矢量，之间的夹角为θ，则点积：a · b = abcosθ（标量），叉积：a x b = absinθ（矢量，方向由右手螺旋定则决定，四指由a弯向b，大拇指方向即为叉积方向）。（2）角动量计算：物体矢径和动量的叉积，r为矢径，数值为物体到旋转中心的距离，方向为旋转中心指向物体的方向矢量；p为动量，数值为物体质量与线速度的乘积p=mv，方向为线速度v的方向；以该图的方向为例，依据角动量公式，可以得到角动量L的方向为竖直向上。（3）陀螺的角动量守恒，假设一个陀螺不受空气阻力（合外力力矩=0），陀螺与地面的接触面无限小（矢径=0），则角动量的合力矩为0，即角动量守恒。未来，随着人工智能和自动驾驶技术的发展，陀螺仪将继续发挥关键作用，支持智能交通和自动化系统的实现。

高速转动的刚体被大家称为陀螺，利用支撑架增加一个或两个自由度制作而成的陀螺仪具有特殊的性质：定轴性、进动性，利用这两个性质根据牛顿定律可以计算出某一方向的角速度。惯性器件一：陀螺仪敏感角速度原理-有驾定轴性：高速运转的刚体在不受外力矩的作用下旋转轴方向相对惯性空间不变。进动性：陀螺仪转子高速转动时，陀螺仪内环轴方向受力后，陀螺主轴绕外环轴转动；外环轴方向受力后，陀螺主轴绕内环转动。这与转子静止时不同。陀螺仪可以用于地理测量和地图制作，提供准确的地理信息。深圳惯导市场价格

陀螺仪在航空航天领域的应用范围普遍，如飞行器姿态控制、惯性导航系统等。广西综采工作面航姿仪

陀螺仪的分类：按照原理，可以分为机电式陀螺仪（以经典力学为基础）、光电类陀螺仪（以近代物理学效应为基础），机电式陀螺仪（以经典力学为基础）：转子式陀螺仪：滚珠轴承支撑陀螺、液浮陀螺、气浮陀螺、静电陀螺等；新型振动陀螺仪：音叉陀螺、半球谐振陀螺、微机电陀螺（MEMS）等；光电类陀螺仪（以光学Sagnac效应测量运载体旋转运动为基础）；激光陀螺、光纤陀螺、原子干涉陀螺、集成光学陀螺等；机电式：高速旋转的机械转子，高速转子容易产生质量不平衡，容易受到加速度的影响；启动时间较长，且需要一定的预热时间；MEMS陀螺仪是利用 coriolis 定理，将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号。广西综采工作面航姿仪