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發(fā)布時(shí)間:2024-10-31
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。陀螺儀可以抵抗外界干擾和振動(dòng),提供穩(wěn)定可靠的測(cè)量結(jié)果。福建防爆型航姿儀
陀螺儀其他領(lǐng)域的應(yīng)用:在航空航天以及特種武器中,陀螺儀作為慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,用于測(cè)量和控制飛行物體的轉(zhuǎn)彎角度和航向指示。此外,陀螺儀還應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中,通過(guò)檢測(cè)用戶的頭部運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)更自然的視覺(jué)交互體驗(yàn)。總之,陀螺儀通過(guò)其獨(dú)特的角動(dòng)量守恒特性,在多個(gè)領(lǐng)域和設(shè)備中發(fā)揮著不可或缺的作用,從提升游戲體驗(yàn)到增強(qiáng)導(dǎo)航精度,再到實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的拍照功能,陀螺儀技術(shù)的應(yīng)用普遍且重要。讓我們回溯至機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的誕生。1850年,法國(guó)物理學(xué)家J.Foucault在探索地球自轉(zhuǎn)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在沒(méi)有外力作用下,其自轉(zhuǎn)軸會(huì)始終指向一個(gè)固定的方向,因此他將這種裝置命名為陀螺儀。陀螺儀一經(jīng)問(wèn)世,便在航海領(lǐng)域大放異彩,隨后又在航空領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。因?yàn)樵谌f(wàn)米高空,只憑肉眼很難辨別方向,而飛行中一旦失去方向感,其危險(xiǎn)性可想而知。福建防爆型航姿儀陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)高精度的姿態(tài)控制,用于飛行器、導(dǎo)彈等的穩(wěn)定控制。
人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒且保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。陀螺羅盤,供航行和飛行物體作方向基準(zhǔn)用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環(huán)軸鉛直,轉(zhuǎn)子軸水平置于子午面內(nèi),正端指北;其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉(zhuǎn)子軸偏離子午面時(shí)同時(shí)偏離水平面而產(chǎn)生重力矩使陀螺旋進(jìn)到子午面,這種利用重力矩的陀螺羅盤稱擺式羅盤。21世紀(jì)發(fā)展為利用自動(dòng)控制系統(tǒng)代替重力擺的電控陀螺羅盤,并創(chuàng)造出能同時(shí)指示水平面和子午面的平臺(tái)羅盤。
1950s,美國(guó)查爾斯·史塔克·德雷伯實(shí)驗(yàn)室,采用液浮支撐技術(shù),研制出液浮陀螺儀,使陀螺儀的精度達(dá)到了慣性級(jí)要求。1960s,美國(guó)羅伯特·克雷格,研制出動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀,在戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和特種飛機(jī)等平臺(tái)成功應(yīng)用1963,美國(guó)研制出激光陀螺儀,隨后將其應(yīng)用到飛機(jī)與戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈1964,美國(guó)研制出靜電陀螺儀,并于1979年將其應(yīng)用于“三叉戟”彈道導(dǎo)彈核潛艇,使得潛艇導(dǎo)航能力實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍1990s,以微機(jī)電陀螺儀(MEMS)、半球諧振陀螺儀(RG)為表示的振動(dòng)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(fā)展。陀螺儀分為機(jī)械式、激光式和光纖式三大類,各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。
垂直陀螺儀(Vertical Gyroscope)存在各種類型航空儀表的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和基本輸進(jìn)系統(tǒng)中,用來(lái)丈量航天器的側(cè)傾角度(橫滾)和俯仰角(姿態(tài))。陀螺儀作為一種慣性測(cè)量器件,是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)和慣性測(cè)量系統(tǒng)的主要部件,普遍應(yīng)用于特種和民用領(lǐng)域。陀螺儀的原理很簡(jiǎn)單,其基本原理和自行車能直立行走的原理一樣,主要部件是一個(gè)能快速旋轉(zhuǎn)的金屬輪,就是靠這個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的輪子產(chǎn)生恒定的方向性,來(lái)指示或驅(qū)動(dòng)或該變飛行器的飛行姿態(tài),陀螺儀是靠陀螺輪高速旋轉(zhuǎn)而工作的。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和無(wú)人駕駛技術(shù),提供準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航功能。安徽慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠商
陀螺儀可以用于地理測(cè)量和地圖制作,提供準(zhǔn)確的地理信息。福建防爆型航姿儀
陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)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(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件,即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào),以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。福建防爆型航姿儀