另一個(gè)內(nèi)部萬(wàn)向節(jié)安裝在陀螺儀框架(外部萬(wàn)向節(jié))中,以便圍繞其自身平面的軸方向進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng),且該軸方向總是垂直于陀螺儀框架(外部萬(wàn)向節(jié))的樞軸線。由此這個(gè)內(nèi)部萬(wàn)向節(jié)可以在兩個(gè)角度上自由旋轉(zhuǎn)。中心輪盤(pán)的旋轉(zhuǎn)軸向就是旋轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子被限制為繞著一個(gè)總是垂直于內(nèi)部萬(wàn)向節(jié)的軸方向上旋轉(zhuǎn)。所以轉(zhuǎn)子可以在三個(gè)角度上自由旋轉(zhuǎn),其軸只有兩個(gè)。中心輪盤(pán)出入軸上所施加的力會(huì)通過(guò)輸出軸上的反作用力相應(yīng)反饋出來(lái)。通過(guò)自行車(chē)的前輪,就可以很容易理解這些陀螺儀的運(yùn)行。如果車(chē)輪偏離垂直方向,使車(chē)輪頂部向左移動(dòng),車(chē)輪的前緣也會(huì)向左轉(zhuǎn)動(dòng)。換句話說(shuō),在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的輪盤(pán)的軸上的旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生第三個(gè)軸上的旋轉(zhuǎn)。陀螺儀可以用于智能手機(jī)和游戲設(shè)備的姿態(tài)感應(yīng)和運(yùn)動(dòng)控制,提供更好的用戶(hù)體驗(yàn)。河北慣導(dǎo)廠家精選
主要工作原理:角動(dòng)量守恒定律,角動(dòng)量守恒定律是指系統(tǒng)所受合外力矩為零時(shí)系統(tǒng)的角動(dòng)量保持不變。角動(dòng)量的定義:物體矢徑和其動(dòng)量的叉積:(1)矢量的計(jì)算:叉積和點(diǎn)積,假設(shè)a、b為兩個(gè)矢量,之間的夾角為θ,則點(diǎn)積:a · b = abcosθ(標(biāo)量),叉積:a x b = absinθ(矢量,方向由右手螺旋定則決定,四指由a彎向b,大拇指方向即為叉積方向)。(2)角動(dòng)量計(jì)算:物體矢徑和動(dòng)量的叉積,r為矢徑,數(shù)值為物體到旋轉(zhuǎn)中心的距離,方向?yàn)樾D(zhuǎn)中心指向物體的方向矢量;p為動(dòng)量,數(shù)值為物體質(zhì)量與線速度的乘積p=mv,方向?yàn)榫€速度v的方向;以該圖的方向?yàn)槔罁?jù)角動(dòng)量公式,可以得到角動(dòng)量L的方向?yàn)樨Q直向上。(3)陀螺的角動(dòng)量守恒,假設(shè)一個(gè)陀螺不受空氣阻力(合外力力矩=0),陀螺與地面的接觸面無(wú)限?。ㄊ笍?0),則角動(dòng)量的合力矩為0,即角動(dòng)量守恒。湖南船用航姿儀陀螺儀可以抵抗外界干擾和振動(dòng),提供穩(wěn)定可靠的測(cè)量結(jié)果。
各種陀螺儀的應(yīng)用:陀螺儀發(fā)明后首先應(yīng)用在飛機(jī)上,后來(lái)又被用在導(dǎo)彈上,采用陀螺儀確定方向和角度,就可計(jì)算出飛行路線,從而進(jìn)行姿態(tài)控制。手機(jī)陀螺儀就是把機(jī)械陀螺儀縮小了裝在手機(jī)主板上的,其實(shí)我也是這么想的,但永遠(yuǎn)不要低估科技的力量,現(xiàn)在都發(fā)展到有激光陀螺儀,光纖陀螺儀,以及微機(jī)電陀螺儀,雖然還叫陀螺儀,但其原理跟機(jī)械陀螺儀完全不一樣,激光陀螺儀的原理是利用光程差來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度,在閉合光路中,由同一光源發(fā)出的沿順時(shí)針?lè)较蚝头磿r(shí)針?lè)较騻鬏數(shù)膬墒夂凸飧缮妫脵z測(cè)相位差或干涉條紋的變化,就可以測(cè)出閉合光路旋轉(zhuǎn)角速度。主要用于航空,航天,國(guó)家防護(hù)等檔次高領(lǐng)域。
明白了科里奧利力,就可以來(lái)說(shuō)說(shuō)微機(jī)電陀螺儀了。微機(jī)電陀螺儀內(nèi)的主體就是一個(gè)質(zhì)量塊,這個(gè)質(zhì)量塊會(huì)在交替變化的電壓作用下做來(lái)回振蕩運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上就是一種直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)陀螺儀開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),受科里奧利力的影響,這個(gè)水平振蕩的陀螺儀就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),也就是說(shuō)此時(shí)它不只有水平運(yùn)動(dòng),還有垂直運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方式的改變會(huì)使電容值發(fā)生微小的變化,而通過(guò)感知這種微小的變化就可以了解物體姿態(tài)的變化。當(dāng)然,單個(gè)微機(jī)電陀螺儀只能感知一個(gè)方向上的姿態(tài)變化,但在手機(jī)中裝上兩三個(gè),就能夠全方面準(zhǔn)確識(shí)別手機(jī)的姿態(tài),畢竟這個(gè)東西很小,也不占什么地方。虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備中,陀螺儀用于捕捉用戶(hù)頭部運(yùn)動(dòng),提供沉浸式體驗(yàn)。
陀螺儀的基本部件包括:1、陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動(dòng)方法來(lái)使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見(jiàn)其轉(zhuǎn)速近似為常值)。2、內(nèi)、外框架(或稱(chēng)內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu))。3、附件(是指力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等)。陀螺儀的兩個(gè)重要特性,陀螺儀有兩個(gè)非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進(jìn)動(dòng)性,這兩種特性都是建立在角動(dòng)量守恒的原則下。定軸性,當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí),在沒(méi)有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí),陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,即指向一個(gè)固定的方向;同時(shí)反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。陀螺儀可以用于地震監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè),提供準(zhǔn)確的振動(dòng)和位移測(cè)量。湖南船用航姿儀
地下勘探、隧道挖掘等領(lǐng)域,陀螺儀有助于精確測(cè)量地下的空間結(jié)構(gòu)和方向。河北慣導(dǎo)廠家精選
陀螺儀是什么?陀螺儀是一種慣性傳感器,用于測(cè)量角速度或角位移。用途:陀螺儀普遍應(yīng)用于各種領(lǐng)域,包括:航空和航天:飛機(jī)、直升機(jī)和航天器的導(dǎo)航和姿態(tài)控制;汽車(chē):電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)和自適應(yīng)巡航控制(ACC);機(jī)器人:平衡和姿態(tài)控制;虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR):頭部跟蹤和手勢(shì)控制;消費(fèi)電子產(chǎn)品:智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的屏幕翻轉(zhuǎn)和方向鎖定。原理:陀螺儀的工作原理基于角動(dòng)量守恒定律。當(dāng)陀螺高速旋轉(zhuǎn)時(shí),它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)稱(chēng)為角動(dòng)量的物理量。當(dāng)陀螺受到外力的作用而旋轉(zhuǎn)(角速度),角動(dòng)量會(huì)改變方向,產(chǎn)生一個(gè)與角速度成正比的力矩。通過(guò)測(cè)量這個(gè)力矩,陀螺儀可以確定旋轉(zhuǎn)速度和方向。河北慣導(dǎo)廠家精選