陀螺儀,簡(jiǎn)稱陀螺,是用來(lái)測(cè)量、控制物體相對(duì)慣性空間角運(yùn)動(dòng)的慣性器件。陀螺儀傳感器技術(shù)自問(wèn)世以來(lái),發(fā)展至今已有160余年歷史,在導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制等領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。隨著科學(xué)理論的進(jìn)步和工藝水平的不斷提高,基于不同原理的陀螺儀相繼出現(xiàn),各國(guó)對(duì)陀螺儀精度、穩(wěn)定性、可靠性、成本、體積等性能指標(biāo)的不懈追求,極大地促進(jìn)了陀螺儀技術(shù)的發(fā)展。陀螺儀按照工作原理可劃分為:基于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量陀螺效應(yīng)的轉(zhuǎn)子陀螺儀;基于薩奈克效應(yīng)的光學(xué)陀螺儀;基于哥氏效應(yīng)的振動(dòng)陀螺儀;基于現(xiàn)代量子力學(xué)技術(shù)的原子陀螺儀。陀螺儀的測(cè)量數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性和連續(xù)性,為動(dòng)態(tài)環(huán)境下的控制提供可靠依據(jù)。山西車載航姿儀
高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體被大家稱為陀螺,利用支撐架增加一個(gè)或兩個(gè)自由度制作而成的陀螺儀具有特殊的性質(zhì):定軸性、進(jìn)動(dòng)性,利用這兩個(gè)性質(zhì)根據(jù)牛頓定律可以計(jì)算出某一方向的角速度。慣性器件一:陀螺儀敏感角速度原理-有駕定軸性:高速運(yùn)轉(zhuǎn)的剛體在不受外力矩的作用下旋轉(zhuǎn)軸方向相對(duì)慣性空間不變。進(jìn)動(dòng)性:陀螺儀轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),陀螺儀內(nèi)環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);外環(huán)軸方向受力后,陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這與轉(zhuǎn)子靜止時(shí)不同。湖北慣導(dǎo)市場(chǎng)價(jià)格地下勘探、隧道挖掘等領(lǐng)域,陀螺儀有助于精確測(cè)量地下的空間結(jié)構(gòu)和方向。
ST在EMES市場(chǎng)的份額正在快速增長(zhǎng),作為全球公認(rèn)的消費(fèi)電子和手機(jī)市場(chǎng)較大的MEMS傳感器供應(yīng)商,ST較近推出了30款以低功耗和小封裝為特色的高性能陀螺儀。ST研制的微機(jī)械陀螺儀傳感器沿用了ST成功的制造技術(shù),ST利用這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)制造了6億多顆加速傳感器, 選擇成功的技術(shù)可為客戶提供較先進(jìn)的質(zhì)量可靠的產(chǎn)品,而且可直接用于較終應(yīng)用。ST陀螺儀的主要元件是一個(gè)微加工機(jī)械單元,按照一個(gè)音叉機(jī)制運(yùn)轉(zhuǎn),利用Coriolis原理把角速率轉(zhuǎn)換成一個(gè)特定感應(yīng)結(jié)構(gòu)的位移。
慣性導(dǎo)航原理,慣性導(dǎo)航利用陀螺儀和加速度計(jì)測(cè)量載體在慣性參考系下的角速度和加速度,并對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分、運(yùn)算得到速度和相對(duì)位置,且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中,這樣結(jié)合較初的位置信息,就可以得到載體現(xiàn)在所處的位置。陀螺儀是一種穩(wěn)定平衡裝置,在航空,航海,手機(jī),汽車等產(chǎn)業(yè)上有普遍應(yīng)用,可以讓裝備陀螺儀的設(shè)備在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持平衡穩(wěn)定,并提供準(zhǔn)確的方位,水平,加速度,速度等信息。水平陀螺儀指示水平方向,給飛行器的航向角修正提供信息。陀螺羅經(jīng)是一種依靠陀螺儀指示真北的裝置。它利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力力矩的綜合作用,能夠使自轉(zhuǎn)軸自動(dòng)尋找真北,而不需要依靠地磁場(chǎng)?,F(xiàn)在也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。由此可見(jiàn),陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)普遍的,它在現(xiàn)代化的國(guó)家防護(hù)建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和反饋,用于實(shí)時(shí)控制和調(diào)整物體的姿態(tài)和位置。
一個(gè)旋轉(zhuǎn)著的陀螺的穩(wěn)定性與這個(gè)陀螺的轉(zhuǎn)速有著直接的關(guān)系,轉(zhuǎn)速越快,陀螺就越穩(wěn)。這是因?yàn)樾D(zhuǎn)著的物體都有一個(gè)轉(zhuǎn)軸,這個(gè)轉(zhuǎn)軸的方向是不容易輕易改變的,這是由旋轉(zhuǎn)物體的特性所決定的,轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快,轉(zhuǎn)軸的方向便越難以改變。所以當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺提供一個(gè)支點(diǎn),那么這個(gè)陀螺便會(huì)豎直地在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)軸始終指向上方,但是如果我們將旋轉(zhuǎn)的陀螺以一定的傾斜角度放置在這個(gè)支點(diǎn)上,它就會(huì)保持原有的傾斜角度在支點(diǎn)上轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)陀螺本身還會(huì)圍繞支點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。陀螺儀在機(jī)器人領(lǐng)域具有重要作用,幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動(dòng)作和精確控制。山西車載航姿儀
激光陀螺儀的精度較高,但成本相對(duì)較高,多用于航空航天等高精度場(chǎng)合。山西車載航姿儀
現(xiàn)在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了,消費(fèi)電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測(cè)量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的角速度,而MEMS加速計(jì)則能測(cè)量線性加速度,因此這兩者是一對(duì)理想的互補(bǔ)技術(shù)。 事實(shí)上,如果組合使用加速計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運(yùn)動(dòng),為較終用戶提供現(xiàn)場(chǎng)感更強(qiáng)的用戶使用體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)以及其它功能。而ST選用了音叉方法設(shè)計(jì)陀螺儀,其差分特性使系統(tǒng)本身對(duì)作用在傳感器上的無(wú)用線性加速度和雜亂振動(dòng)的敏感度低于市場(chǎng)上現(xiàn)有的其它類型陀螺儀。當(dāng)這些無(wú)用的信號(hào)被施加到陀螺儀,兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)就會(huì)沿相同方向位移,在一個(gè)差分測(cè)量后,較終的電容變化將視為無(wú)效。山西車載航姿儀