陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應(yīng)用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產(chǎn)品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產(chǎn)生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉(zhuǎn)。它們可分為機械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應(yīng)用而異。陀螺儀還用于醫(yī)療、工業(yè)自動化和運動捕捉等領(lǐng)域。控制力矩陀螺儀(CMG)是一種固定輸出萬向節(jié)設(shè)備的例子,被用于在航天器上通過陀螺儀阻力來保持或維護(hù)所期望的姿態(tài)角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(jié)(或其當(dāng)量),這樣的轉(zhuǎn)子就只能在兩個角度自由旋轉(zhuǎn)。還有一些其他情況下,轉(zhuǎn)子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉(zhuǎn)子的重心和轉(zhuǎn)子的懸掛中心就可能不會重合。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(fù)雜環(huán)境下的精確測量。車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定制
認(rèn)知層:陀螺儀是什么?發(fā)展歷史如何?應(yīng)用場景有哪些?1、什么是陀螺儀?陀螺儀,簡稱陀螺,又稱角速度傳感器,用于測量、控制物體在相對慣性空間中的角運動的慣檢測性器件。物理定義為:陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體在相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置。英文名稱:Gyro scope。理解層:陀螺儀的原理是什么?一句話描述:物體在旋轉(zhuǎn)時,其旋轉(zhuǎn)軸在不受外力影響的情況下,旋轉(zhuǎn)軸所指方向不變。因此可以用來測量角位移或角速度。湖北陀螺儀生產(chǎn)廠家陀螺儀可以用于船舶和航空器的姿態(tài)穩(wěn)定控制,提高航行的安全性和穩(wěn)定性。
陀螺儀在手機中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:1、可以和手機上的攝像頭配合使用。比如防抖,在拍照時的維持圖像的穩(wěn)定,防止由于手的抖動對拍照質(zhì)量的影響。在按下快門時,記錄手的抖動動作,將手的抖動反饋給圖像處理器,可以讓手機捕捉到更清晰穩(wěn)定的畫面。2、各類游戲的傳感器。比如飛行游戲,體育類游戲,甚至包括一些頭一視角類射擊游戲,陀螺儀完整監(jiān)測游戲者手的位移,從而實現(xiàn)各種游戲操作效果。有關(guān)這點,想必用過任天堂WII的網(wǎng)友會有很深的感受。
垂直陀螺儀整個裝置內(nèi)部分為上下兩部分,上半艙容納陀螺儀的機電設(shè)備,下半艙則包含了所有的系統(tǒng)電子器件。上半艙的基本部件主要由陀螺轉(zhuǎn)子、常平架、角度傳感器、力矩器四個部分構(gòu)成。(1)陀螺轉(zhuǎn)子:常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機、無刷直流電機等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并使其轉(zhuǎn)速近似為常值。(2) 常平架:陀螺儀的內(nèi)、外框架,或稱內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu),同時也是支撐整個陀螺儀運轉(zhuǎn)的機械結(jié)構(gòu)。(3) 角度傳感器 :用來測量陀螺儀內(nèi)外環(huán)以及框架轉(zhuǎn)軸之間的轉(zhuǎn)動角度,此角度就是測量的飛機的姿態(tài)角。通常,陀螺系統(tǒng)中有兩組角度傳感器,一組安裝在框架上,一組安裝在外環(huán)相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)上。(4) 力矩器:用來為主軸位置的修正提供修正力矩補償。在陀螺系統(tǒng)中,一般有兩組修正力矩器,分別安裝在框架和外環(huán)支撐殼體上。 不同類型的陀螺儀具有不同的測量精度和適用范圍,可根據(jù)需求選擇合適的型號進(jìn)行應(yīng)用。
由于光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優(yōu)點,所以目前光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機械式的傳統(tǒng)的陀螺儀,成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。同時,激光陀螺儀也有突破,它通過光程差來測量旋轉(zhuǎn)角速度,優(yōu)點和光纖陀螺儀差不多,但成本高一些。而我們現(xiàn)在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,它精度并不如前面說到的光纖和激光陀螺儀,需要參考其他傳感器的數(shù)據(jù)才能實現(xiàn)功能,但其體積小、功耗低、易于數(shù)字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產(chǎn),非常適合手機、汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)療器材這些需要大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備。新型MEMS陀螺儀因其小型化、低成本和低功耗特點,逐漸取代傳統(tǒng)陀螺儀在消費電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。煤機導(dǎo)向陀螺儀廠家精選
通過陀螺儀和GPS的組合使用,可以實現(xiàn)更精確的位置和姿態(tài)信息,普遍用于航空、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域。車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定制
另一個內(nèi)部萬向節(jié)安裝在陀螺儀框架(外部萬向節(jié))中,以便圍繞其自身平面的軸方向進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動,且該軸方向總是垂直于陀螺儀框架(外部萬向節(jié))的樞軸線。由此這個內(nèi)部萬向節(jié)可以在兩個角度上自由旋轉(zhuǎn)。中心輪盤的旋轉(zhuǎn)軸向就是旋轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子被限制為繞著一個總是垂直于內(nèi)部萬向節(jié)的軸方向上旋轉(zhuǎn)。所以轉(zhuǎn)子可以在三個角度上自由旋轉(zhuǎn),其軸只有兩個。中心輪盤出入軸上所施加的力會通過輸出軸上的反作用力相應(yīng)反饋出來。通過自行車的前輪,就可以很容易理解這些陀螺儀的運行。如果車輪偏離垂直方向,使車輪頂部向左移動,車輪的前緣也會向左轉(zhuǎn)動。換句話說,在一個轉(zhuǎn)動的輪盤的軸上的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生第三個軸上的旋轉(zhuǎn)。車載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定制