陀螺儀器較早是用于航海導航,但隨著科學技術的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)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(tǒng)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(wèi)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(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)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(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)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(fā)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(xiàn)代化的國家防護建設和國民經濟建設中均占重要的地位。陀螺儀的特點之一是響應速度快,可實時反饋物體的角速度變化。云南慣性導航系統(tǒng)批發(fā)
振動陀螺儀,MEMS陀螺儀因其體積小、成本低、易批量生產等優(yōu)勢,現(xiàn)階段已基本占據低精度市場,隨著工藝水平、計算機技術和數(shù)據算法的不斷發(fā)展,其精度性能有望實現(xiàn)質的突破,進入慣性級陀螺儀應用領域。半球諧振陀螺儀較好地滿足理想慣性傳感器的性能指標,在成功應用到空間領域的基礎上,向航海領域的推廣已成為必然趨勢,例如,法國已將半球諧振陀螺儀作為新一代海洋導航定位系統(tǒng)的主要慣性導航設備,賽峰電子與防務公司基于HRG Crystal技術研發(fā)的布盧·瑙特(BlueNaute)系列慣性導航系統(tǒng),已開始應用到工程船舶、科考船和海警船等載體上[20];另外,結合新型制作工藝,大力開發(fā)基于MEMS技術的微半球諧振陀螺儀(micro-HRG, MHRG)也是未來的熱點研究方向。浙江慣性導航系統(tǒng)制造近年來,微型化和集成化的陀螺儀技術不斷進步,為便攜式設備和智能手機的導航功能提供了新的解決方案。
陀螺儀是用高速回轉體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個或二個軸的角速度檢測裝置。利用其他原理制成的角速度檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺(top)。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺,它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體,其幾何對稱軸就是它的自轉軸。在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下,陀螺會在不停自轉的同時,環(huán)繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉,這就是陀螺的旋進(precession),又稱為回轉效應(gyroscopic effect)。陀螺旋進是日常生活中常見的現(xiàn)象,許多人小時候都玩過的陀螺就是一例。
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(zhàn)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(zhàn)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(xiàn)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(fā)展。激光式陀螺儀采用激光束在Sagnac效應中的干涉現(xiàn)象,實現(xiàn)高精度角速度測量。
陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。它們普遍應用于航空航天、汽車、機器人、vr/ar和消費電子產品。陀螺儀的工作原理基于角動量守恒,產生與角速度成正比的力矩,從而測量旋轉。它們可分為機械陀螺儀、mems陀螺儀和光纖陀螺儀,精度和靈敏度因應用而異。陀螺儀還用于醫(yī)療、工業(yè)自動化和運動捕捉等領域??刂屏赝勇輧x(CMG)是一種固定輸出萬向節(jié)設備的例子,被用于在航天器上通過陀螺儀阻力來保持或維護所期望的姿態(tài)角或方向。在某些特殊情況下,可以省略外部萬向節(jié)(或其當量),這樣的轉子就只能在兩個角度自由旋轉。還有一些其他情況下,轉子的重心可能偏離擺蕩軸,因此轉子的重心和轉子的懸掛中心就可能不會重合。未來,隨著人工智能和自動駕駛技術的發(fā)展,陀螺儀將繼續(xù)發(fā)揮關鍵作用,支持智能交通和自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)。浙江慣性導航系統(tǒng)制造
陀螺儀的誤差來源包括溫度、濕度、振動等,研究人員致力于降低這些因素的影響。云南慣性導航系統(tǒng)批發(fā)
陀螺穩(wěn)定平臺,以陀螺儀為主要元件,使被穩(wěn)定對象相對慣性空間的給定姿態(tài)保持穩(wěn)定的裝置。穩(wěn)定平臺通常利用由外環(huán)和內環(huán)構成制平臺框架軸上的力矩器以產生力矩與干擾力矩平衡使陀螺儀停止旋進的穩(wěn)定平臺稱為動力陀螺穩(wěn)定器。陀螺穩(wěn)定平臺根據對象能保持穩(wěn)定的轉軸數(shù)目分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩(wěn)定平臺。陀螺穩(wěn)定平臺可用來穩(wěn)定那些需要精確定向的儀表和設備,如測量儀器、天線等,并已普遍用于航空和航海的導航系統(tǒng)及火控、雷達的萬向支架支承。根據不同原理方案使用各種類型陀螺儀為元件。其中利用陀螺旋進產生的陀螺力矩抵抗干擾力矩,然后輸出信號控、照相系統(tǒng)。云南慣性導航系統(tǒng)批發(fā)