激光陀螺儀,它的結構原理與上面幾種陀螺儀完全不同。激光陀螺實際上是一種環(huán)形激光器,沒有高速旋轉的機械轉子,但它利用激光技術測量物體相對于慣性空間的角速度,具有速率陀螺儀的功能。激光陀螺儀的結構和工作是:用熱膨脹系數(shù)極小的材料制成三角形空腔。在空腔的各頂點分別安裝三塊反射鏡,形成閉合光路。腔體被抽成真空,充以氦氖氣,并裝設電極,形成激光發(fā)生器。激光發(fā)生器產(chǎn)生兩束射向相反的激光。當環(huán)形激光器處于靜止狀態(tài)時,兩束激光繞行一周的光程相等,因而頻率相同,兩個頻率之差(頻差)為零,干涉條紋為零。當環(huán)形激光器繞垂直于閉合光路平面的軸轉動時,與轉動方向一致的那束光的光程延長,波長增大,頻率降低;另一束光則相反,因而出現(xiàn)頻差,形成干涉條紋。單位時間的干涉條紋數(shù)正比于轉動角速度。激光陀螺的漂移率低達0.1~0.01度/時,可靠性高,不受線加速度等的影響,已在飛行器的慣性導航中得到應用,是很有發(fā)展前途的新型陀螺儀。陀螺儀可以用于運動追蹤和姿態(tài)識別,如體育訓練、虛擬現(xiàn)實等領域。江西抗電磁慣導
陀螺儀分為單自由度陀螺儀與雙自由度陀螺儀,雙自由度陀螺儀為陀螺轉子增加了兩個自由度,即為雙自由度陀螺儀。單自由度陀螺儀為陀螺轉子增加了一個自由度。兩種陀螺儀均可敏感角速度,只不過陀螺儀進動性表現(xiàn)不同。下面以單自由度陀螺儀解釋陀螺儀敏感角速度原理。慣性器件:陀螺儀敏感角速度原理。單自由度陀螺儀內部構造。z軸為陀螺轉子主軸(虛線為陀螺轉子);y軸為缺少自由度的軸,也為輸入軸;x軸為輸出軸。由上述分析可知,x,z方向的角速度并不能使轉子隨著基座運動,即相對慣性空間不變;當且只當y軸方向的角速度使的轉子在x軸方向進動,即相對于慣性空間運動。因此測量x軸的角速度即可測量載體在y軸的角速度。總之,單自由度陀螺儀可以敏感某一軸相對慣性空間的角速度。江西抗電磁慣導近年來,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。
光纖陀螺儀的原理是利用光程的變化檢測出兩條光路的相位差,就可以測出光路旋轉角速度,主要用于航空,航海,航天和國家防護工業(yè)和農業(yè)領域。微機電陀螺儀MEMS一般會用在手機等電子產(chǎn)品上,通常有兩個方向的可移動電容板,徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體做徑向運動,橫向的電容板測量由于橫向運動帶來的電容變化,所以由電容的變化可以計算出角速度。所以,陀螺儀不光是用在手機里那么簡單,大到航海,航空和航天,導彈、衛(wèi)星運載器,國家防護等領域,并且地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探都離不開它。在生活中汽車導行,手機,環(huán)境監(jiān)控等領域都需要陀螺儀的參與。
陀螺儀是智能手機不可或缺的一個重要部件,沒有陀螺儀,那么智能手機的多數(shù)功能基本無法實現(xiàn),因為很多功能都需要精確了解手機的具體姿態(tài)。雖說手機少不了陀螺儀,但怎么看,我們的手機里都不像是裝備了這個東西,因為手機內部的空間實在是有限,似乎沒有安裝這個東西的地方。事實上如果我們將手機拆開,確實也看不到陀螺儀,這是怎么回事呢?手機中的確安裝有陀螺儀,但是手機中的陀螺儀與剛才我們所講的陀螺儀并不相同,它雖然也叫做陀螺儀,但與陀螺就沒有什么關系了,從外觀上來看,它就是一個邊長只有幾毫米的黑色小方塊。陀螺儀可以實現(xiàn)無需外部參考的導航,適用于各種環(huán)境和條件下的導航需求。
普遍使用的MEMS陀螺(微機械)可應用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控等領域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢:1.體積小、重量輕。適合于對安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等。2.低成本。3.高可靠性。內部無轉動部件,全固態(tài)裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長。4.低功耗。5.大量程。適于高轉速大g值的場合。6.易于數(shù)字化、智能化。可數(shù)字輸出,溫度補償,零位校正等。從力學的觀點近似的分析陀螺的運動時,可以把它看成是一個剛體,剛體上有一個萬向支點,而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉動,所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉動運動。陀螺儀可以實現(xiàn)高精度的姿態(tài)控制,用于飛行器、導彈等的穩(wěn)定控制。廣西慣導安裝
在大型工程和科研項目中,陀螺儀可與加速度計等傳感器結合,實現(xiàn)復雜環(huán)境下的精確測量和控制。江西抗電磁慣導
我們都知道,只有當手機或攝像機相對“穩(wěn)定”我們才能拍出精美的畫面或視頻。而能夠讓“穩(wěn)拍器”始終保持穩(wěn)定的主要秘密就是“加速度和陀螺儀”傳感器。為什么說“加速度和陀螺儀”傳感器是自拍神器的主要秘密呢?因為穩(wěn)拍器的主要就是對“相機”姿態(tài)的檢測,然后根據(jù)“相機”的姿態(tài)變化實時的控制與“相機”連接的電機做相應動作,只要電機控制的夠快,就能保證“相機”始終穩(wěn)定在固定位置。不管你的手左右晃動還是上下晃動,在穩(wěn)拍神器的控制下你的“相機”就會雷打不動,從而拍出穩(wěn)定的照片和畫面。江西抗電磁慣導