陀螺仪的分类:按照原理,可以分为机电式陀螺仪(以经典力学为基础)、光电类陀螺仪(以近代物理学效应为基础),机电式陀螺仪(以经典力学为基础):转子式陀螺仪:滚珠轴承支撑陀螺、液浮陀螺、气浮陀螺、静电陀螺等;新型振动陀螺仪:音叉陀螺、半球谐振陀螺、微机电陀螺(MEMS)等;光电类陀螺仪(以光学Sagnac效应测量运载体旋转运动为基础);激光陀螺、光纤陀螺、原子干涉陀螺、集成光学陀螺等;机电式:高速旋转的机械转子,高速转子容易产生质量不平衡,容易受到加速度的影响;启动时间较长,且需要一定的预热时间;MEMS陀螺仪是利用 coriolis 定理,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的直流电压信号。陀螺仪具有高灵敏度、高稳定性和抗干扰能力,能满足各种极端环境下的测量需求。甘肃惯导定制
转子陀螺仪,液浮陀螺仪经过几十年的发展,技术上已相对成熟,目前主要作为敏感传感器应用到武器系统上,以实现随动跟踪与制导,但在降低温控装置功耗和噪声等方面,仍有提升空间。动力调谐陀螺仪,在20世纪70年代到20世纪90年代被普遍应用,但随着光学陀螺仪技术的出现和发展,其各方面性能指标均不占优势,在各领域逐渐被光学陀螺仪所取代,目前国内外已基本停止了对动力调谐陀螺仪的研究。静电陀螺仪仍是目前实际应用中,精度较高的陀螺仪,但由于其工艺复杂、成本昂贵、抗干扰能力差等缺陷,如今只在高精度惯性导航系统中继续应用,受关注度较低,各国正努力寻求其替代品,未来进一步发展的空间相对受限。实时惯导市价陀螺仪的作用是提供准确的方向和位置信息,用于导航、航空航天、惯性导航等领域。
单自由度陀螺仪给陀螺增加了一个自由度,共有两个自由度。单自由度陀螺仪模型如图3所示,x、y、z分别为陀螺仪的三个周,x方向没有自由度。转子飞速转动的动量H沿z轴方向。当基座绕z轴转动或y轴转动时,由于内框架具有隔离运动作用,转子不会随着基座的转动而转动。当基座绕x轴转动时,内框架轴有一对力F作用在内框架轴的两端,形成力矩M_x,方向沿x轴方向。由于陀螺仪没有该方向的转动自由度,力矩M_x使陀螺仪绕内框架进动,沿y轴方向。总之,单自由度陀螺仪可敏感缺少自由度方向的角速度。
随着物理学的不断发展和进步,陀螺仪的种类也日趋丰富,精度也在不断提高。目前广为人知的陀螺仪类型有光纤陀螺仪、激光陀螺仪和MEMS陀螺仪等。虽然MEMS陀螺仪在精度上可能不如光纤和激光陀螺仪,但其体积小、功耗低、成本低且易于批量生产的特点,使其在自动驾驶领域发挥着举足轻重的作用。MEMS陀螺仪的角速度测量原理基于一种非真实存在的力——科里奥利力。这种力是在非惯性参考系下引入的惯性力,引入之后便可以应用牛顿经典力学定律。我们假设一个黑色质量块以特定的速度V沿着一个方向移动,当外部角速率被施加时,会产生一个垂直于施加角速度方向的力,导致质量块发生位移。陀螺仪的发展和应用将进一步推动导航、航空航天、智能设备等领域的发展和创新。
陀螺仪有什么用,检测和测量角速度以及方向?陀螺仪的主要作用是检测和测量角速度以及方向,它在多个领域和设备中发挥着重要作用。陀螺仪是一种基于角动量守恒理论的装置,通过高速旋转的转子来感测和维持方向。它的基本工作原理是利用转子的角动量来抗拒方向改变的趋向,从而实现对运动和方向的测量。陀螺仪不只在航空、航海等传统领域中用于导航和姿态控制,而且在现代科技产品如智能手机、游戏手柄、虚拟现实设备中也扮演着重要角色。陀螺仪可以实现自动驾驶和无人驾驶技术,提供准确的定位和导航功能。重庆船用惯导
地下勘探、隧道挖掘等领域,陀螺仪有助于精确测量地下的空间结构和方向。甘肃惯导定制
惯性导航原理,惯性导航利用陀螺仪和加速度计测量载体在惯性参考系下的角速度和加速度,并对时间进行积分、运算得到速度和相对位置,且把它变换到导航坐标系中,这样结合较初的位置信息,就可以得到载体现在所处的位置。陀螺仪是一种稳定平衡装置,在航空,航海,手机,汽车等产业上有普遍应用,可以让装备陀螺仪的设备在运动过程中保持平衡稳定,并提供准确的方位,水平,加速度,速度等信息。水平陀螺仪指示水平方向,给飞行器的航向角修正提供信息。陀螺罗经是一种依靠陀螺仪指示真北的装置。它利用地球自转角速度和重力力矩的综合作用,能够使自转轴自动寻找真北,而不需要依靠地磁场。现在也有了长足的进步和发展。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当普遍的,它在现代化的国家防护建设和国民经济建设中均占重要的地位。甘肃惯导定制