激光陀螺儀,它的結(jié)構(gòu)原理與上面幾種陀螺儀完全不同。激光陀螺實(shí)際上是一種環(huán)形激光器,沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)子,但它利用激光技術(shù)測(cè)量物體相對(duì)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(jié)構(gòu)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(diǎn)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(shè)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(dāng)環(huán)形激光器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),兩束激光繞行一周的光程相等,因而頻率相同,兩個(gè)頻率之差(頻差)為零,干涉條紋為零。當(dāng)環(huán)形激光器繞垂直于閉合光路平面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),與轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致的那束光的光程延長(zhǎng),波長(zhǎng)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(shí)間的干涉條紋數(shù)正比于轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。激光陀螺的漂移率低達(dá)0.1~0.01度/時(shí),可靠性高,不受線加速度等的影響,已在飛行器的慣性導(dǎo)航中得到應(yīng)用,是很有發(fā)展前途的新型陀螺儀。陀螺儀可以用于運(yùn)動(dòng)追蹤和姿態(tài)識(shí)別,如體育訓(xùn)練、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。江西抗電磁慣導(dǎo)
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(zhuǎn)子增加了兩個(gè)自由度,即為雙自由度陀螺儀。單自由度陀螺儀為陀螺轉(zhuǎn)子增加了一個(gè)自由度。兩種陀螺儀均可敏感角速度,只不過(guò)陀螺儀進(jìn)動(dòng)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(nèi)部構(gòu)造。z軸為陀螺轉(zhuǎn)子主軸(虛線為陀螺轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子隨著基座運(yùn)動(dòng),即相對(duì)慣性空間不變;當(dāng)且只當(dāng)y軸方向的角速度使的轉(zhuǎn)子在x軸方向進(jìn)動(dòng),即相對(duì)于慣性空間運(yùn)動(dòng)。因此測(cè)量x軸的角速度即可測(cè)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(duì)慣性空間的角速度。江西抗電磁慣導(dǎo)近年來(lái),微型化和集成化的陀螺儀技術(shù)不斷進(jìn)步,為便攜式設(shè)備和智能手機(jī)的導(dǎo)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(cè)出兩條光路的相位差,就可以測(cè)出光路旋轉(zhuǎn)角速度,主要用于航空,航海,航天和國(guó)家防護(hù)工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。微機(jī)電陀螺儀MEMS一般會(huì)用在手機(jī)等電子產(chǎn)品上,通常有兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板,徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體做徑向運(yùn)動(dòng),橫向的電容板測(cè)量由于橫向運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的電容變化,所以由電容的變化可以計(jì)算出角速度。所以,陀螺儀不光是用在手機(jī)里那么簡(jiǎn)單,大到航海,航空和航天,導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器,國(guó)家防護(hù)等領(lǐng)域,并且地面設(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探都離不開(kāi)它。在生活中汽車(chē)導(dǎo)行,手機(jī),環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域都需要陀螺儀的參與。
陀螺儀是智能手機(jī)不可或缺的一個(gè)重要部件,沒(méi)有陀螺儀,那么智能手機(jī)的多數(shù)功能基本無(wú)法實(shí)現(xiàn),因?yàn)楹芏喙δ芏夹枰_了解手機(jī)的具體姿態(tài)。雖說(shuō)手機(jī)少不了陀螺儀,但怎么看,我們的手機(jī)里都不像是裝備了這個(gè)東西,因?yàn)槭謾C(jī)內(nèi)部的空間實(shí)在是有限,似乎沒(méi)有安裝這個(gè)東西的地方。事實(shí)上如果我們將手機(jī)拆開(kāi),確實(shí)也看不到陀螺儀,這是怎么回事呢?手機(jī)中的確安裝有陀螺儀,但是手機(jī)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(méi)有什么關(guān)系了,從外觀上來(lái)看,它就是一個(gè)邊長(zhǎng)只有幾毫米的黑色小方塊。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需外部參考的導(dǎo)航,適用于各種環(huán)境和條件下的導(dǎo)航需求。
普遍使用的MEMS陀螺(微機(jī)械)可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢(shì):1.體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場(chǎng)合,例如彈載測(cè)量等。2.低成本。3.高可靠性。內(nèi)部無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,全固態(tài)裝置,抗大過(guò)載沖擊,工作壽命長(zhǎng)。4.低功耗。5.大量程。適于高轉(zhuǎn)速大g值的場(chǎng)合。6.易于數(shù)字化、智能化??蓴?shù)字輸出,溫度補(bǔ)償,零位校正等。從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以把它看成是一個(gè)剛體,剛體上有一個(gè)萬(wàn)向支點(diǎn),而陀螺可以繞著這個(gè)支點(diǎn)作三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng),所以陀螺的運(yùn)動(dòng)是屬于剛體繞一個(gè)定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)高精度的姿態(tài)控制,用于飛行器、導(dǎo)彈等的穩(wěn)定控制。廣西慣導(dǎo)安裝
在大型工程和科研項(xiàng)目中,陀螺儀可與加速度計(jì)等傳感器結(jié)合,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的精確測(cè)量和控制。江西抗電磁慣導(dǎo)
我們都知道,只有當(dāng)手機(jī)或攝像機(jī)相對(duì)“穩(wěn)定”我們才能拍出精美的畫(huà)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(shuō)“加速度和陀螺儀”傳感器是自拍神器的主要秘密呢?因?yàn)榉€(wěn)拍器的主要就是對(duì)“相機(jī)”姿態(tài)的檢測(cè),然后根據(jù)“相機(jī)”的姿態(tài)變化實(shí)時(shí)的控制與“相機(jī)”連接的電機(jī)做相應(yīng)動(dòng)作,只要電機(jī)控制的夠快,就能保證“相機(jī)”始終穩(wěn)定在固定位置。不管你的手左右晃動(dòng)還是上下晃動(dòng),在穩(wěn)拍神器的控制下你的“相機(jī)”就會(huì)雷打不動(dòng),從而拍出穩(wěn)定的照片和畫(huà)面。江西抗電磁慣導(dǎo)