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。通过陀螺仪和GPS的组合使用,可以实现更精确的位置和姿态信息,普遍用于航空、汽车导航系统等领域。河北煤机导向航姿仪
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。河北煤机导向航姿仪机械式陀螺仪的结构简单,制造成本低,但精度相对较低,适用于中低精度场合。
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。
传感器,陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标,屏幕上的光标就会跟着移动,并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时,这些操作都能够很方便地实现。 陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的,目前已经被普遍运用于手机这类移动便携设备上(IPHONE的三轴陀螺仪技术)。MEMS陀螺仪,基于MEMS的陀螺仪价格相比光纤或者激光陀螺便宜很多,但使用精度非常低,需要使用参考传感器进行补偿,以提高使用精度。ADI公司是低成本的MEMS陀螺仪的主要制造商,VMSENS提供的AHRS系统正是通过这种方式,对低成本的MEMS陀螺仪进行辅助补偿实现的。基于MEMS 技术的陀螺因其成本低,能批量生产,已经能够普遍应用于汽车牵引控制系统、医用设备、特种设备等低成本需求应用中。陀螺仪在航空航天领域的应用范围普遍,如飞行器姿态控制、惯性导航系统等。
现代仪器,现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国家防护工业中普遍使用的一种惯性导航仪器,它的发展对一个国家的工业,国家防护和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪,机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高,结构复杂,它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来,现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。现代光纤陀螺仪的基本设想于1976年被提出,到八十年代以后,现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠等等优点,关键部件和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外,还有现代集成式的振动陀螺仪,集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度,体积更小,也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。陀螺仪的测量数据具有实时性和连续性,为动态环境下的控制提供可靠依据。河北煤机导向航姿仪
陀螺仪可以抵抗外界干扰和振动,提供稳定可靠的测量结果。河北煤机导向航姿仪
类型:有不同类型的陀螺仪,包括:机械陀螺仪:使用旋转质量来产生角动量。微机电系统(MEMS)陀螺仪:使用微型制造技术制作的微型陀螺仪。光纤陀螺仪(FOG):使用光的干涉原理来测量角速度。精度和灵敏度:陀螺仪的精度和灵敏度对于测量小角速度和角度变化至关重要。高精度陀螺仪可用于要求极高稳定性和精确度的应用,如航天器导航。其他用途:除了上述用途外,陀螺仪还可用于:医疗:监测患者运动和姿势;工业自动化:测量机器人臂和输送带的运动;运动捕捉:记录运动员或舞者的动作;陀螺仪,这个听起来似乎与古老玩具“陀螺”有着千丝万缕联系的设备,在现代科技中扮演着举足轻重的角色。河北煤机导向航姿仪