船用陀螺儀工作原理

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。陀螺儀特點(diǎn)包括響應(yīng)速度快、精度高、不受外部環(huán)境影響等，能夠提供可靠的姿態(tài)控制和導(dǎo)航信息。船用陀螺儀工作原理

我們以一個(gè)單軸偏航陀螺儀為例，探討較簡(jiǎn)單的工作原理（圖1）。兩個(gè)正在運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)向相反方向做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，如藍(lán)色箭頭所示。只要從外部施加一個(gè)角速率，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直的科里奧利力，如圖中黃色箭頭所示。產(chǎn)生的科里奧利力使感應(yīng)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生位移，位移大小與所施加的角速率大小成正比。因?yàn)閭鞲衅鞲袘?yīng)部分的運(yùn)動(dòng)電極（轉(zhuǎn)子）位于固定電極（定子）的側(cè)邊，上面的位移將會(huì)在定子和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成一個(gè)專(zhuān)門(mén)使用電路可以檢測(cè)的電參數(shù)。遼寧自動(dòng)化采煤航姿儀陀螺儀可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和反饋，用于實(shí)時(shí)控制和調(diào)整物體的姿態(tài)和位置。

陀螺儀讓飛行員感覺(jué)較明顯的是降落的時(shí)候，而較需要陀螺儀幫助的也是飛機(jī)的降落。因?yàn)榻德涞娘w機(jī)由于速度較慢，臨近失速點(diǎn)，這時(shí)更容易受風(fēng)的影響而導(dǎo)致機(jī)翼上下晃動(dòng)，這時(shí)就要不斷的用手指去調(diào)整飛機(jī)姿態(tài)使其保持水平不變而逐步下降高度，很多新手飛行員有時(shí)修正過(guò)多，飛機(jī)就會(huì)產(chǎn)生更大的晃動(dòng)，很容易進(jìn)入失速而導(dǎo)致降落失敗。但是如果將陀螺儀打開(kāi)增穩(wěn)狀態(tài)，由于陀螺儀的傳感器非常敏感，機(jī)翼稍微有輕微下壓，陀螺儀立即發(fā)出指令讓打副翼讓飛機(jī)回平，這個(gè)過(guò)程發(fā)生的很快，以至于你都可能看不到機(jī)翼下壓就已經(jīng)被陀螺儀修正了。所以你將會(huì)看到飛機(jī)總是非常平穩(wěn)的保持水平不變而逐步下降高度，對(duì)飛行員有很大的幫助。

人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒且保持與地面垂直，這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。陀螺羅盤(pán)，供航行和飛行物體作方向基準(zhǔn)用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環(huán)軸鉛直，轉(zhuǎn)子軸水平置于子午面內(nèi)，正端指北；其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉(zhuǎn)子軸偏離子午面時(shí)同時(shí)偏離水平面而產(chǎn)生重力矩使陀螺旋進(jìn)到子午面，這種利用重力矩的陀螺羅盤(pán)稱(chēng)擺式羅盤(pán)。21世紀(jì)發(fā)展為利用自動(dòng)控制系統(tǒng)代替重力擺的電控陀螺羅盤(pán)，并創(chuàng)造出能同時(shí)指示水平面和子午面的平臺(tái)羅盤(pán)。陀螺儀可以用于醫(yī)療設(shè)備的姿態(tài)穩(wěn)定和運(yùn)動(dòng)追蹤，提高手術(shù)的精確性和安全性。

功能分類(lèi)：利用陀螺儀的動(dòng)力學(xué)特性制成的各種儀表或裝置，主要有以下幾種：陀螺方向儀，能給出飛行物體轉(zhuǎn)彎角度和航向指示的陀螺裝置。它是三自由度均衡陀螺儀，其底座固連在飛機(jī)上，轉(zhuǎn)子軸提供慣性空間的給定方向。若開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)子軸水平放置并指向儀表的零方位，則當(dāng)飛機(jī)繞鉛直軸轉(zhuǎn)彎時(shí)，儀表就相對(duì)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能給出轉(zhuǎn)彎的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干擾，轉(zhuǎn)子軸會(huì)逐漸偏離原始方向，因此每隔一段時(shí)間（如15分鐘）須對(duì)照精密羅盤(pán)作一次人工調(diào)整。未來(lái)，隨著人工智能和自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，陀螺儀將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，支持智能交通和自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。廣西高精度陀螺儀

激光式陀螺儀采用激光束在Sagnac效應(yīng)中的干涉現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)高精度角速度測(cè)量。船用陀螺儀工作原理

在接下來(lái)的內(nèi)容中，我們將更多地了解陀螺儀在國(guó)民生活應(yīng)用中的表現(xiàn)。我們大致了解陀螺儀的來(lái)歷，原理和種類(lèi)，那么，它與我們的日常生活有怎樣的關(guān)系呢？陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。船用陀螺儀工作原理