陀螺儀器較早是用于航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到普遍的應用。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中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據需要,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控制和軌道控制。作為穩定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛星上的照相機相對地面穩定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發射井等提供準確的方位基準。由此可見,陀螺儀器的應用范圍是相當普遍的,它在現代化的國家防護建設和國民經濟建設中均占重要的地位。機械陀螺儀通過物體的旋轉來測量角速度,而光學陀螺儀則利用光的干涉原理來測量。高動態慣導批發
1950s,美國查爾斯·史塔克·德雷伯實驗室,采用液浮支撐技術,研制出液浮陀螺儀,使陀螺儀的精度達到了慣性級要求。1960s,美國羅伯特·克雷格,研制出動力調諧陀螺儀,在戰術導彈和特種飛機等平臺成功應用1963,美國研制出激光陀螺儀,隨后將其應用到飛機與戰術導彈1964,美國研制出靜電陀螺儀,并于1979年將其應用于“三叉戟”彈道導彈核潛艇,使得潛艇導航能力實現質的飛躍1990s,以微機電陀螺儀(MEMS)、半球諧振陀螺儀(RG)為表示的振動陀螺儀,以及以核磁共振陀螺儀(NMRG)、原子干涉陀螺儀(AIG)為表示的原子陀螺儀快速發展。高動態慣導批發陀螺儀通過實時監測角速度和方向變化,為航空航天等領域提供了關鍵的導航和控制支持。
1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發現高速轉動中地的轉子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表。陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩定性和進動性。
陀螺儀在現代科技中扮演著不可或缺的角色。從導航定位到穩定控制,從虛擬現實到科學研究,陀螺儀的應用范圍普遍且重要。隨著科技的不斷發展,陀螺儀的性能和應用也將得到進一步提升和拓展。慣性導航系統就是陀螺儀的一種應用。例如,哈勃望遠鏡,或用在水下潛艇的鋼制船體內。由于陀螺儀所具有的精度,其也被用于維護隧道采礦方向的回轉經緯儀。[4] 陀螺儀還可用于制作陀螺羅盤,用以補充或替代普通載具、船舶、飛機或空間飛船中使用的磁羅盤,或者輔助自行車、摩托車和船舶的穩定性,同時也可以用作慣性導航系統的一部分。微機電陀螺儀在智能手機等電子消費品中很受歡迎。陀螺儀可以用于火箭和導彈的制導系統,提供準確的導航和定位功能。
更確切地說,一個繞對稱軸高速旋轉的飛輪轉子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上,使陀螺的自轉軸有角轉動的自由度,這種裝置的總體叫做陀螺儀。根據二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質,可以把這種陀螺儀分成三種類型:速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩);積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);無約束陀螺(它只有慣性反作用力矩);除了機、電框架式陀螺儀以外,還出現了某些新型陀螺儀,如靜電式自由轉子陀螺儀,撓性陀螺儀,激光陀螺儀等。陀螺儀在空間站、衛星等航天器中,為姿態控制和軌道測量提供關鍵支持。高動態慣導批發
陀螺儀可以用于地理測量和地圖制作,提供準確的地理信息。高動態慣導批發
陀螺儀的分類:按照轉子轉動的自由度分成:雙自由度陀螺儀(也稱三自由度陀螺儀)和單自由度陀螺儀(也稱二自由度陀螺儀)。前者用于測定飛行器的姿態角,后者用于測定姿態角速度,因此常稱單自由度陀螺儀為。浮子陀螺由于利用浮力支承,摩擦力矩減小,陀螺儀的精度較高,但因不能定位仍有摩擦存在。為彌補這一不足,通常在液浮的基礎上增加磁懸浮,即由浮液承擔浮子組件的重量,而用磁場形成的推力使浮子組件懸浮在中心位置。現代高精度的單自由度液浮陀螺常是液浮、磁浮和動壓氣浮并用的三浮陀螺儀。這種陀螺儀比滾珠軸承陀螺儀的精度高,漂移率為0.01度/時。但液浮陀螺儀要求較高的加工精度、嚴格的裝配、精確的溫控,因而成本較高。高動態慣導批發