陀螺仪是什么?陀螺仪器较早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到普遍的应用。陀螺仪器不只可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。机械陀螺仪通过物体的旋转来测量角速度,而光学陀螺仪则利用光的干涉原理来测量。北京惯导安装
陀螺仪到底有什么用呢?一、虚拟现实与游戏,随着虚拟现实(VR)和游戏产业的蓬勃发展,陀螺仪也找到了新的用武之地。在VR设备中,陀螺仪能够实时感知用户的头部运动,从而为用户提供沉浸式的体验。在游戏手柄和智能手机等设备中,陀螺仪则用于实现更加丰富的游戏交互方式,如重力感应、旋转控制等。二、科学研究,陀螺仪在科学研究领域同样具有重要地位。在地球物理学中,陀螺仪被用于研究地球自转和重力场的变化。在航天领域,陀螺仪则用于测量航天器的姿态和角速度,为航天任务的顺利实施提供重要保障。山西陀螺仪作用陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性,为动态环境下的控制提供可靠依据。
陀螺仪在无人机飞行控制系统中的应用,无人机的飞行控制系统是其较主要的组成部分之一,而姿态的稳定控制,则是对无人机顺利执行各项任务的有效方法。在目前的无人机实际制造与应用中,有的无人机产品是基于三轴陀螺仪和倾角传感器,来构成全姿态增稳控制系统的。无人机姿态增稳控制属于内回路控制,它包括姿态保持与控制、速度控制等模式。内回路控制是在以三轴陀螺仪和倾角传感器获取无人机飞行姿态的基础上,通过对升降舵、方向舵的控制,完成飞行姿态的稳定与控制。
陀螺仪分为单自由度陀螺仪与双自由度陀螺仪,双自由度陀螺仪为陀螺转子增加了两个自由度,即为双自由度陀螺仪。单自由度陀螺仪为陀螺转子增加了一个自由度。两种陀螺仪均可敏感角速度,只不过陀螺仪进动性表现不同。下面以单自由度陀螺仪解释陀螺仪敏感角速度原理。惯性器件:陀螺仪敏感角速度原理。单自由度陀螺仪内部构造。z轴为陀螺转子主轴(虚线为陀螺转子);y轴为缺少自由度的轴,也为输入轴;x轴为输出轴。由上述分析可知,x,z方向的角速度并不能使转子随着基座运动,即相对惯性空间不变;当且只当y轴方向的角速度使的转子在x轴方向进动,即相对于惯性空间运动。因此测量x轴的角速度即可测量载体在y轴的角速度。总之,单自由度陀螺仪可以敏感某一轴相对惯性空间的角速度。陀螺仪根据工作原理和应用领域可以分为机械式和激光陀螺仪两类。
另一个内部万向节安装在陀螺仪框架(外部万向节)中,以便围绕其自身平面的轴方向进行枢轴转动,且该轴方向总是垂直于陀螺仪框架(外部万向节)的枢轴线。由此这个内部万向节可以在两个角度上自由旋转。中心轮盘的旋转轴向就是旋转轴。转子被限制为绕着一个总是垂直于内部万向节的轴方向上旋转。所以转子可以在三个角度上自由旋转,其轴只有两个。中心轮盘出入轴上所施加的力会通过输出轴上的反作用力相应反馈出来。通过自行车的前轮,就可以很容易理解这些陀螺仪的运行。如果车轮偏离垂直方向,使车轮顶部向左移动,车轮的前缘也会向左转动。换句话说,在一个转动的轮盘的轴上的旋转会产生第三个轴上的旋转。陀螺仪可以用于机器人的姿态控制和运动规划,提高机器人的灵活性和精确性。航姿仪厂商
光纤陀螺仪利用光纤环路的Sagnac效应,通过检测相位差来获得角速度信息。北京惯导安装
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。北京惯导安装