陀螺仪,简称陀螺,是用来测量、控制物体相对惯性空间角运动的惯性器件。陀螺仪传感器技术自问世以来,发展至今已有160余年历史,在导航、制导与控制等领域得到了普遍应用。随着科学理论的进步和工艺水平的不断提高,基于不同原理的陀螺仪相继出现,各国对陀螺仪精度、稳定性、可靠性、成本、体积等性能指标的不懈追求,极大地促进了陀螺仪技术的发展。陀螺仪按照工作原理可划分为:基于旋转质量陀螺效应的转子陀螺仪;基于萨奈克效应的光学陀螺仪;基于哥氏效应的振动陀螺仪;基于现代量子力学技术的原子陀螺仪。陀螺仪可以用于激光测距仪的姿态校准和精确测量,提高测量的准确性。惯性导航系统厂家精选
陀螺仪在无人机飞行控制系统中的应用,无人机的飞行控制系统是其较主要的组成部分之一,而姿态的稳定控制,则是对无人机顺利执行各项任务的有效方法。在目前的无人机实际制造与应用中,有的无人机产品是基于三轴陀螺仪和倾角传感器,来构成全姿态增稳控制系统的。无人机姿态增稳控制属于内回路控制,它包括姿态保持与控制、速度控制等模式。内回路控制是在以三轴陀螺仪和倾角传感器获取无人机飞行姿态的基础上,通过对升降舵、方向舵的控制,完成飞行姿态的稳定与控制。惯性导航系统厂家精选在大型工程和科研项目中,陀螺仪可与加速度计等传感器结合,实现复杂环境下的精确测量和控制。
明白了科里奥利力,就可以来说说微机电陀螺仪了。微机电陀螺仪内的主体就是一个质量块,这个质量块会在交替变化的电压作用下做来回振荡运动,这种运动本质上就是一种直线运动,当陀螺仪开始转动时,受科里奥利力的影响,这个水平振荡的陀螺仪就会发生偏转,也就是说此时它不只有水平运动,还有垂直运动。运动方式的改变会使电容值发生微小的变化,而通过感知这种微小的变化就可以了解物体姿态的变化。当然,单个微机电陀螺仪只能感知一个方向上的姿态变化,但在手机中装上两三个,就能够全方面准确识别手机的姿态,毕竟这个东西很小,也不占什么地方。
主要工作原理:角动量守恒定律,角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义:物体矢径和其动量的叉积:(1)矢量的计算:叉积和点积,假设a、b为两个矢量,之间的夹角为θ,则点积:a · b = abcosθ(标量),叉积:a x b = absinθ(矢量,方向由右手螺旋定则决定,四指由a弯向b,大拇指方向即为叉积方向)。(2)角动量计算:物体矢径和动量的叉积,r为矢径,数值为物体到旋转中心的距离,方向为旋转中心指向物体的方向矢量;p为动量,数值为物体质量与线速度的乘积p=mv,方向为线速度v的方向;以该图的方向为例,依据角动量公式,可以得到角动量L的方向为竖直向上。(3)陀螺的角动量守恒,假设一个陀螺不受空气阻力(合外力力矩=0),陀螺与地面的接触面无限小(矢径=0),则角动量的合力矩为0,即角动量守恒。陀螺仪的特点之一是响应速度快,可实时反馈物体的角速度变化。
谁能讲讲陀螺仪的原理?机械转子式陀螺仪的主要构造是高速旋转的陀螺转子和陀螺主轴。通过在陀螺主轴上安装内环架,即可构成单自由度陀螺仪(总共两自由度)。若再在外环架之外添加一环,则形成双自由度陀螺仪(共有三自由度)。再辅以驱动陀螺转子高速旋转的力矩马达和信号传感器等组件,一个完整的陀螺仪就诞生了。机械转子陀螺仪主要依赖角动量守恒定律中的定轴性和进动性两大特性来进行角速度测量。(1)定轴性指的是陀螺转子在高速旋转且没有外力作用时,其自转轴在惯性空间中会保持稳定不变的指向,即始终指向一个固定的方向。(2)进动性则表现为当陀螺转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺主轴将绕内环转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺主轴将绕外环转动。这种转动角速度的方向与外力矩的作用方向是相互垂直的。陀螺仪可以测量物体的旋转速度和角度,从而帮助确定物体的方向和位置。深圳航姿仪厂商
光纤陀螺仪利用光纤环路的Sagnac效应,通过检测相位差来获得角速度信息。惯性导航系统厂家精选
陀螺仪在照相/摄相领域的应用,当我们拍视频或拍照时,有没有相过,通过一种装置,保证你的“相机”固定在同一位置,无论你的手怎么歪斜,身体怎么抖,他都能保持手机的相对稳定。稳拍器的整体大致框架如下图所示,其中橘黄色部分就是加速度和陀螺仪传感器工作部分。它将“摄像设备”的姿态反馈给中心MCU处理单元,中间MCU单元根据检测到的“摄像设备”的姿态和运动情况,去控制电机做相应的动作,电机动作使“摄像设备”保持稳雷打不动的状态,这样拍出来的照片才更清楚,录制的录像才更稳定。惯性导航系统厂家精选