陀螺儀的基本構(gòu)成(以機(jī)械式陀螺儀為例):(1)轉(zhuǎn)子:常使用電機(jī)(比如同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等)驅(qū)動陀螺轉(zhuǎn)子繞其自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并使其轉(zhuǎn)速近似保持為常值;(2)自轉(zhuǎn)軸;(3)萬向坐標(biāo)系(內(nèi)、外環(huán)):使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度;(4)力矩馬達(dá)、信號傳感器等。使用陀螺儀/利用陀螺儀原理的產(chǎn)品/設(shè)備,慣性導(dǎo)航儀、體感設(shè)備(Joycon/wii等)、智能手機(jī)、穿戴設(shè)備(智能手表/手環(huán))、飛行器/無人機(jī)、電子攝影設(shè)備、穩(wěn)定器、AR/VR、機(jī)器人、游戲控制器/游戲手柄、自行車(輪子轉(zhuǎn)的越快越不容易倒)。陀螺儀根據(jù)工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域可以分為機(jī)械式和激光陀螺儀兩類。船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家供應(yīng)

陀螺儀是智能手機(jī)不可或缺的一個重要部件,沒有陀螺儀,那么智能手機(jī)的多數(shù)功能基本無法實現(xiàn),因為很多功能都需要精確了解手機(jī)的具體姿態(tài)。雖說手機(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東西,因為手機(jī)內(nèi)部的空間實在是有限,似乎沒有安裝這個東西的地方。事實上如果我們將手機(jī)拆開,確實也看不到陀螺儀,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,但與陀螺就沒有什么關(guān)系了,從外觀上來看,它就是一個邊長只有幾毫米的黑色小方塊。船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家供應(yīng)隨著MEMS技術(shù)的成熟,微型陀螺儀逐漸成為市場主流,應(yīng)用于各種消費電子產(chǎn)品。

陀螺儀,是一種用來感測與維持方向的裝置,基于「角動量守恒」的理論設(shè)計出來的。陀螺儀主要是由一個位于軸心可以旋轉(zhuǎn)的輪子構(gòu)成,陀螺儀一旦開始旋轉(zhuǎn),由于輪子的「角動量」,陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用于導(dǎo)航、定位等系統(tǒng),1850 年法國的物理學(xué)家 J.Foucault 為了研究地球自轉(zhuǎn),首先發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)子,由于「慣性」作用它的旋轉(zhuǎn)軸永遠(yuǎn)指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉(zhuǎn))和 skopein(看)兩字合為 gyro scopei 一字來命名這種儀表。
在系統(tǒng)方面,陀螺儀的信號調(diào)節(jié)電路可簡化為電機(jī)驅(qū)動部分和加速傳感器感應(yīng)電路兩部分(圖2): - 電機(jī)驅(qū)動部分通過靜電激勵方法,使驅(qū)動電路前后振蕩,為機(jī)械元件提供勵磁;感應(yīng)部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應(yīng)質(zhì)點上產(chǎn)生的位移,這是一個穩(wěn)健、可靠的技術(shù),被成功地用于ST的MEMS產(chǎn)品線,能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數(shù)字信號。 在控制電路內(nèi)部有先進(jìn)的電源關(guān)斷功能,當(dāng)不需要傳感器功能時,可關(guān)閉整個傳感器,或讓其進(jìn)入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當(dāng)需要檢測傳感器上施加的角速率時,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒。陀螺儀在機(jī)器人領(lǐng)域具有重要作用,幫助機(jī)器人實現(xiàn)復(fù)雜動作和精確控制。

一個接近真實MEMS陀螺儀的結(jié)構(gòu)如下圖所示。外側(cè)的藍(lán)色與黃色部分別為驅(qū)動電極,它們通過施加交變電壓來驅(qū)動內(nèi)部的紅色質(zhì)量塊及紅色測量電極沿著特定方向做往返運動。紅色質(zhì)量塊通過具有彈簧性質(zhì)的綠色長條結(jié)構(gòu)與基底相連,而紅色的短柵與內(nèi)側(cè)藍(lán)色的短柵則構(gòu)成了電容的極板。當(dāng)基底發(fā)生旋轉(zhuǎn)時,質(zhì)量塊在科里奧利力的作用下會產(chǎn)生垂直方向的運動。這種運動的幅值與施加的角速度成正比。通過測量質(zhì)量塊上的紅色電極與固定在底座上的藍(lán)色電極之間的電容變化,我們就可以得到角速度的大小。地下勘探、隧道挖掘等領(lǐng)域,陀螺儀有助于精確測量地下的空間結(jié)構(gòu)和方向。貴州航姿儀廠家供應(yīng)
在大型工程和科研項目中,陀螺儀可與加速度計等傳感器結(jié)合,實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下的精確測量和控制。船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家供應(yīng)
與ST的MEMS加速計類似,MEMS陀螺儀也沿用一個系統(tǒng)級封裝(SIP)方法,機(jī)械感應(yīng)元器件與其調(diào)節(jié)ASIC電路放在同一個封裝內(nèi)。智能設(shè)計方法結(jié)合先進(jìn)的封裝解決方案使得該系列產(chǎn)品的封裝尺寸大幅縮減,多軸陀螺儀的系統(tǒng)封裝面積只為3x5 mm2 ,較大厚度只為1mm 。意法半導(dǎo)體為客戶提供多軸感應(yīng)、30dps到6000dps量程的各種陀螺儀傳感器,讓系統(tǒng)設(shè)計工程師能夠解決不同的應(yīng)用需求,從圖像穩(wěn)定器到游戲,從指向裝置到機(jī)器人控制。除上述傳統(tǒng)應(yīng)用外,整合加速計和陀螺儀可以實現(xiàn)導(dǎo)航解決方案的慣性測量單元。船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家供應(yīng)
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2026-01-09