人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個領域有著普遍的應用。比如:回轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動等。陀螺儀的種類很多,按用途來分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態的指示,作為駕駛和領航儀表使用。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,光纖陀螺儀和激光陀螺儀,它們都是電子式的,并且它們可以和加速度計,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統。汽車行業中,陀螺儀可用于車輛穩定性控制、導航系統等,提高駕駛安全性。浙江頂管導向慣導
陀螺儀是將一個中心輪盤安裝在兩個或三個萬向節上的裝置。這些萬向節通過樞軸支撐可以使這個中心輪盤繞單個軸旋轉。如果三個萬向節為一組,且每一個都通過正交的樞軸安裝在另一個上,就可以使安裝在較內萬向節上的中心輪盤具有其自身的單獨方向,區別于其支架在空間中的方位。若是兩個萬向節為一組,做為該陀螺儀的框架的外部萬向節,被安裝成可以繞自身支架所在平面內的軸方向進行樞軸旋轉。所以這個外部萬向節只可以在一個角度上自由旋轉。浙江頂管導向慣導光纖陀螺儀具有抗電磁干擾、體積小、重量輕等特點,適用于復雜環境下的精確測量。
1850年法國物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發現高速轉動中地的轉子(rotor),由于具有慣性,它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表。陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從頭一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀較主要的基本特性是它的穩定性和進動性。
我們以一個單軸偏航陀螺儀為例,探討較簡單的工作原理(圖1)。兩個正在運動的質點向相反方向做連續運動,如藍色箭頭所示。只要從外部施加一個角速率,就會產生一個與質點運動方向垂直的科里奧利力,如圖中黃色箭頭所示。產生的科里奧利力使感應質點發生位移,位移大小與所施加的角速率大小成正比。因為傳感器感應部分的運動電極(轉子)位于固定電極(定子)的側邊,上面的位移將會在定子和轉子之間引起電容變化,因此,在陀螺儀輸入部分施加的角速率被轉化成一個專門使用電路可以檢測的電參數。在飛行器制導系統中,陀螺儀發揮關鍵作用,確保飛行器按預定航線飛行。
光纖陀螺儀的關鍵技術挑戰與解決方案:盡管光纖陀螺儀具有諸多優勢,但在實際應用中仍面臨多項技術挑戰。偏振保持是首要問題,因為光的偏振態變化會直接影響干涉信號的質量。艾默優采用保偏光纖和偏振控制器來解決這一問題,通過精確控制光纖中的偏振態,確保兩束干涉光具有一致的偏振方向。此外,Y波導的設計也考慮了偏振匹配,進一步降低了偏振噪聲。溫度穩定性是另一個關鍵挑戰。溫度變化會引起光纖折射率、長度和環圈直徑的變化,進而影響測量精度。艾默優的解決方案包括采用溫度補償算法和精密溫控技術。溫度補償算法通過實時監測溫度并應用預先標定的誤差模型來修正測量值。在某些高精度應用中,還會采用恒溫控制技術,將陀螺主要部件維持在恒定溫度下工作。機械式陀螺儀通過旋轉部件的慣性來感知角度變化,憑借其穩定性和簡單性被普遍應用于航空航天領域。浙江頂管導向慣導
光纖陀螺儀利用薩格納克效應,適合高振動環境使用。浙江頂管導向慣導
陀螺儀是什么?陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測量角速度或角位移。用途:陀螺儀普遍應用于各種領域,包括:航空和航天:飛機、直升機和航天器的導航和姿態控制;汽車:電子穩定控制系統(ESC)和自適應巡航控制(ACC);機器人:平衡和姿態控制;虛擬現實(VR)和增強現實(AR):頭部跟蹤和手勢控制;消費電子產品:智能手機和可穿戴設備的屏幕翻轉和方向鎖定。原理:陀螺儀的工作原理基于角動量守恒定律。當陀螺高速旋轉時,它會產生一個稱為角動量的物理量。當陀螺受到外力的作用而旋轉(角速度),角動量會改變方向,產生一個與角速度成正比的力矩。通過測量這個力矩,陀螺儀可以確定旋轉速度和方向。浙江頂管導向慣導