它主要特點:1、體積小、重量輕,其邊長都小于1mm,器件主要的重量只為1.2mg。2、成本低。3、可靠性好,工作壽命超過10萬小時,能承受1000g的沖擊。4、測量范圍大。一百多年以前,萊昂·傅科發(fā)明陀螺儀是為了科學研究。如今,這個小東西卻讓我們的生活有了翻天覆地的改變。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。陀螺儀利用陀螺效應(yīng),即旋轉(zhuǎn)物體的角動量會保持不變,來測量物體的旋轉(zhuǎn)。船用慣性導航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀的基本構(gòu)成(以機械式陀螺儀為例):(1)轉(zhuǎn)子:常使用電機(比如同步電機、磁滯電機、三相交流電機等)驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)子繞其自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并使其轉(zhuǎn)速近似保持為常值;(2)自轉(zhuǎn)軸;(3)萬向坐標系(內(nèi)、外環(huán)):使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度;(4)力矩馬達、信號傳感器等。使用陀螺儀/利用陀螺儀原理的產(chǎn)品/設(shè)備,慣性導航儀、體感設(shè)備(Joycon/wii等)、智能手機、穿戴設(shè)備(智能手表/手環(huán))、飛行器/無人機、電子攝影設(shè)備、穩(wěn)定器、AR/VR、機器人、游戲控制器/游戲手柄、自行車(輪子轉(zhuǎn)的越快越不容易倒)。云南高精度慣性導航系統(tǒng)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。
原子陀螺儀,由于各國的高度關(guān)注,原子陀螺儀技術(shù)不斷取得突破性進展,已開始逐漸從實驗室步入工程化并較終通往產(chǎn)業(yè)化。核磁共振陀螺儀具有體積小、功耗低、抗干擾能力強等明顯特點,與MEMS工藝技術(shù)相結(jié)合,有望實現(xiàn)芯片型慣性級陀螺儀,并以捷聯(lián)式方案應(yīng)用到微小型戰(zhàn)術(shù)導彈、微小衛(wèi)星、小型飛行器和自主式水下航行器等裝備上。原子干涉陀螺儀具有超髙的理論精度,特別適合作為高精度平臺式慣性導航系統(tǒng)的傳感器,應(yīng)用到戰(zhàn)略武器裝備上,但目前來看,原子干涉陀螺儀距離較終產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍面臨許多技術(shù)困難,需要做好中長期的規(guī)劃部署。
一個接近真實MEMS陀螺儀的結(jié)構(gòu)如下圖所示。外側(cè)的藍色與黃色部分別為驅(qū)動電極,它們通過施加交變電壓來驅(qū)動內(nèi)部的紅色質(zhì)量塊及紅色測量電極沿著特定方向做往返運動。紅色質(zhì)量塊通過具有彈簧性質(zhì)的綠色長條結(jié)構(gòu)與基底相連,而紅色的短柵與內(nèi)側(cè)藍色的短柵則構(gòu)成了電容的極板。當基底發(fā)生旋轉(zhuǎn)時,質(zhì)量塊在科里奧利力的作用下會產(chǎn)生垂直方向的運動。這種運動的幅值與施加的角速度成正比。通過測量質(zhì)量塊上的紅色電極與固定在底座上的藍色電極之間的電容變化,我們就可以得到角速度的大小。機械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理,通過檢測陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動角速度來確定方向。
但通常多按陀螺儀中所采用的支承方式分類:滾珠軸承自由陀螺儀,它是經(jīng)典的陀螺儀。利用滾珠軸承支承是應(yīng)用較早、較普遍的支承方式。滾珠軸承靠直接接觸,摩擦力矩大,陀螺儀的精度不高,漂移率為每小時幾度,但工作可靠,迄今還用在精度要求不高的場合。一個自由轉(zhuǎn)子陀螺儀(雙自由度陀螺儀)靠內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸角度傳感元件可以測量兩個姿態(tài)角。液浮陀螺儀,又稱浮子陀螺。內(nèi)框架(內(nèi)環(huán))和轉(zhuǎn)子形成密封球形或圓柱形的浮子組件。轉(zhuǎn)子在浮子組件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),在浮子組件與殼體間充以浮液,用以產(chǎn)生所需要的浮力和阻尼。浮力與浮子組件的重量相等者,稱為全浮陀螺;浮力小于浮子組件重量者稱為半浮陀螺。汽車行業(yè)中,陀螺儀可用于車輛穩(wěn)定性控制、導航系統(tǒng)等,提高駕駛安全性。廣西頂管導向慣導
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(lǐng)域。船用慣性導航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀在智能手機中的應(yīng)用,陀螺儀的使用距離我們較近的就是我們的手機,陀螺儀在手機中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:導航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導航,先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導航能力將達到前所未有的水準。實際上,很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機上安裝了相應(yīng)的軟件,導航能力絕不亞于很多船舶、飛機上用的導航儀。還可以實現(xiàn)GPS的慣性導航:當汽車行駛到隧道或城市高大建筑物附近,沒有GPS訊號時,可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移,從而繼續(xù)導航。船用慣性導航系統(tǒng)廠家精選