光纖環(huán)圈通常采用保偏光纖繞制,這種特殊的光纖能夠維持光的偏振狀態(tài),避免因偏振態(tài)變化引起的信號衰減。保偏光纖的繞制工藝極為關(guān)鍵,需要精確控制張力和溫度,以確保環(huán)圈性能穩(wěn)定。當(dāng)兩束光在環(huán)圈中完成傳播后,再次通過Y波導(dǎo)和耦合器,較終到達(dá)光電探測器(PIN/FET)。探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入數(shù)字信號處理器。數(shù)字信號處理系統(tǒng)采用閉環(huán)控制技術(shù),通過分析兩束光的干涉信號,計(jì)算出旋轉(zhuǎn)引起的相位差,然后通過D/A轉(zhuǎn)換器反饋給Y波導(dǎo)的相位調(diào)制器,形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這種閉環(huán)設(shè)計(jì)使陀螺始終工作在零相位差附近,較大程度上提高了線性度和動(dòng)態(tài)范圍。全數(shù)字化的信號處理還允許采用復(fù)雜的算法來補(bǔ)償溫度、振動(dòng)等環(huán)境因素的影響,進(jìn)一步提升測量精度?;┌鍍?nèi)置陀螺儀,分析滑行姿態(tài)助力技術(shù)提升。重慶慣導(dǎo)市價(jià)

誰能講講陀螺儀的原理?機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀的主要構(gòu)造是高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子和陀螺主軸。通過在陀螺主軸上安裝內(nèi)環(huán)架,即可構(gòu)成單自由度陀螺儀(總共兩自由度)。若再在外環(huán)架之外添加一環(huán),則形成雙自由度陀螺儀(共有三自由度)。再輔以驅(qū)動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的力矩馬達(dá)和信號傳感器等組件,一個(gè)完整的陀螺儀就誕生了。機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀主要依賴角動(dòng)量守恒定律中的定軸性和進(jìn)動(dòng)性兩大特性來進(jìn)行角速度測量。(1)定軸性指的是陀螺轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)且沒有外力作用時(shí),其自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中會(huì)保持穩(wěn)定不變的指向,即始終指向一個(gè)固定的方向。(2)進(jìn)動(dòng)性則表現(xiàn)為當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺主軸將繞內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺主軸將繞外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的方向與外力矩的作用方向是相互垂直的。海南高動(dòng)態(tài)慣導(dǎo)機(jī)械陀螺儀逐漸被MEMS陀螺儀取代,體積更小功耗更低。

技術(shù)原理與主要架構(gòu)解析:全數(shù)字保偏閉環(huán)光纖陀螺儀(ARHS系列)的運(yùn)行機(jī)制基于Sagnac效應(yīng),其主要在于通過光信號的相位差檢測載體的角運(yùn)動(dòng)。光源(SLD)發(fā)射的激光經(jīng)耦合器分為兩路,分別沿光纖環(huán)圈的順時(shí)針與逆時(shí)針方向傳播。當(dāng)環(huán)路發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí),兩束光的光程差導(dǎo)致相位差,通過探測器(PIN/FET)捕捉干涉信號后,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理及D/A反饋形成閉環(huán)控制,較終輸出精確的角速度值。這種架構(gòu)摒棄了傳統(tǒng)機(jī)械陀螺儀的旋轉(zhuǎn)部件,實(shí)現(xiàn)了全固態(tài)設(shè)計(jì),從根本上解決了摩擦磨損與機(jī)械慣性帶來的精度衰減問題。
陀螺儀在智能手機(jī)中的應(yīng)用,陀螺儀的使用距離我們較近的就是我們的手機(jī),陀螺儀在手機(jī)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:導(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導(dǎo)航,先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實(shí)際上,很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀,如果手機(jī)上安裝了相應(yīng)的軟件,導(dǎo)航能力絕不亞于很多船舶、飛機(jī)上用的導(dǎo)航儀。還可以實(shí)現(xiàn)GPS的慣性導(dǎo)航:當(dāng)汽車行駛到隧道或城市高大建筑物附近,沒有GPS訊號時(shí),可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運(yùn)動(dòng)位移,從而繼續(xù)導(dǎo)航。無人機(jī)利用陀螺儀數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整飛行姿態(tài),避免失控。

我們以一個(gè)單軸偏航陀螺儀為例,探討較簡單的工作原理(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)專門使用電路可以檢測的電參數(shù)。陀螺儀在工業(yè)機(jī)械臂中確保重復(fù)定位精度達(dá)0.1mm。海南高動(dòng)態(tài)慣導(dǎo)
陀螺儀通過實(shí)時(shí)監(jiān)測角速度和方向變化,為航空航天等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的導(dǎo)航和控制支持。重慶慣導(dǎo)市價(jià)
ARHS系列陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù):1保偏光纖技術(shù)(PMFiber):普通光纖易受溫度、應(yīng)力影響,導(dǎo)致偏振態(tài)變化,產(chǎn)生測量誤差。ARHS系列采用保偏光纖,通過特殊折射率分布設(shè)計(jì),確保光偏振態(tài)穩(wěn)定,提高精度。2數(shù)字閉環(huán)控制:開環(huán)FOG易受光源波動(dòng)影響,而ARHS采用全數(shù)字閉環(huán)反饋,實(shí)時(shí)補(bǔ)償誤差,提高線性度和穩(wěn)定性。3多傳感器融合算法:結(jié)合加速度計(jì)+磁力計(jì),通過卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)姿態(tài)解算,提升動(dòng)態(tài)環(huán)境下的測量可靠性。4溫度補(bǔ)償技術(shù):光纖陀螺受溫度影響較大,ARHS內(nèi)置高精度溫度傳感器,通過算法實(shí)時(shí)修正熱漂移誤差。重慶慣導(dǎo)市價(jià)
全數(shù)字保偏閉環(huán)光纖陀螺儀的優(yōu)勢:與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比,全數(shù)字保偏閉環(huán)光纖陀螺儀具有以下明顯優(yōu)勢:1... [詳情]
2026-01-13陀螺儀在無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,無人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)是其較主要的組成部分之一,而姿態(tài)的穩(wěn)定控制,... [詳情]
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