陀螺仪的前世今生,陀螺仪由1850年法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自传中获得灵感而发明出来的,类似像是把一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上,靠陀螺的方向来计算角速度,和现在小巧的芯片造型大相径庭。陀螺仪发明以后,首先被用在航海上(当年还没有发明飞机),后来被用在航空上。因为飞机飞在空中,是无法像地面一样靠肉眼辨认方向的,而飞行中方向都看不清楚危险性极高,所以陀螺仪迅速得到了应用,成为飞行仪表的主要。陀螺仪工作原理基于角动量守恒定律,旋转物体在无外力矩作用时,旋转轴保持稳定。黑龙江轨检测量陀螺仪
另一个内部万向节安装在陀螺仪框架(外部万向节)中,以便围绕其自身平面的轴方向进行枢轴转动,且该轴方向总是垂直于陀螺仪框架(外部万向节)的枢轴线。由此这个内部万向节可以在两个角度上自由旋转。中心轮盘的旋转轴向就是旋转轴。转子被限制为绕着一个总是垂直于内部万向节的轴方向上旋转。所以转子可以在三个角度上自由旋转,其轴只有两个。中心轮盘出入轴上所施加的力会通过输出轴上的反作用力相应反馈出来。通过自行车的前轮,就可以很容易理解这些陀螺仪的运行。如果车轮偏离垂直方向,使车轮顶部向左移动,车轮的前缘也会向左转动。换句话说,在一个转动的轮盘的轴上的旋转会产生第三个轴上的旋转。黑龙江轨检测量陀螺仪激光陀螺仪则利用光的干涉效应测量角速度,具有高精度和长期稳定性,在惯性导航和高精度测量中应用普遍。
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。
光纤陀螺仪的原理是利用光程的变化检测出两条光路的相位差,就可以测出光路旋转角速度,主要用于航空,航海,航天和国家防护工业和农业领域。微机电陀螺仪MEMS一般会用在手机等电子产品上,通常有两个方向的可移动电容板,径向的电容板加震荡电压迫使物体做径向运动,横向的电容板测量由于横向运动带来的电容变化,所以由电容的变化可以计算出角速度。所以,陀螺仪不光是用在手机里那么简单,大到航海,航空和航天,导弹、卫星运载器,国家防护等领域,并且地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探都离不开它。在生活中汽车导行,手机,环境监控等领域都需要陀螺仪的参与。陀螺仪的工作原理基于角动量守恒定律,通过测量旋转部件的惯性变化来计算物体的角度和方向。
认知层:陀螺仪是什么?发展历史如何?应用场景有哪些?1、什么是陀螺仪?陀螺仪,简称陀螺,又称角速度传感器,用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯检测性器件。物理定义为:陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体在相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。英文名称:Gyro scope。理解层:陀螺仪的原理是什么?一句话描述:物体在旋转时,其旋转轴在不受外力影响的情况下,旋转轴所指方向不变。因此可以用来测量角位移或角速度。陀螺仪可以实现高精度的姿态控制,用于飞行器、导弹等的稳定控制。黑龙江轨检测量陀螺仪
激光式陀螺仪采用激光束在Sagnac效应中的干涉现象,实现高精度角速度测量。黑龙江轨检测量陀螺仪
在系统方面,陀螺仪的信号调节电路可简化为电机驱动部分和加速传感器感应电路两部分(图2): - 电机驱动部分通过静电激励方法,使驱动电路前后振荡,为机械元件提供励磁;感应部分通过测量电容变化来测量科里奥利力在感应质点上产生的位移,这是一个稳健、可靠的技术,被成功地用于ST的MEMS产品线,能够提供强度与施加在传感器上的角速率成正比的模拟或数字信号。 在控制电路内部有先进的电源关断功能,当不需要传感器功能时,可关闭整个传感器,或让其进入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺仪的总功耗,当需要检测传感器上施加的角速率时,在接到用户的命令后,传感器可从睡眠模式中立即唤醒。黑龙江轨检测量陀螺仪