轉(zhuǎn)子陀螺儀,液浮陀螺儀經(jīng)過幾十年的發(fā)展,技術(shù)上已相對成熟,目前主要作為敏感傳感器應(yīng)用到武器系統(tǒng)上,以實現(xiàn)隨動跟蹤與制導(dǎo),但在降低溫控裝置功耗和噪聲等方面,仍有提升空間。動力調(diào)諧陀螺儀,在20世紀70年代到20世紀90年代被普遍應(yīng)用,但隨著光學(xué)陀螺儀技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,其各方面性能指標(biāo)均不占優(yōu)勢,在各領(lǐng)域逐漸被光學(xué)陀螺儀所取代,目前國內(nèi)外已基本停止了對動力調(diào)諧陀螺儀的研究。靜電陀螺儀仍是目前實際應(yīng)用中,精度較高的陀螺儀,但由于其工藝復(fù)雜、成本昂貴、抗干擾能力差等缺陷,如今只在高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中繼續(xù)應(yīng)用,受關(guān)注度較低,各國正努力尋求其替代品,未來進一步發(fā)展的空間相對受限。陀螺儀特點包括響應(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。河北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法
靜電陀螺儀又稱電浮陀螺。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對轉(zhuǎn)子形成靜電場,用靜電力支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。這種方式屬于球形支承,轉(zhuǎn)子不只能繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),同時也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動,故屬自由轉(zhuǎn)子陀螺儀類型。靜電場只有吸力,轉(zhuǎn)子離電極越近吸力就越大,這就使轉(zhuǎn)子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。用一套支承電路改變轉(zhuǎn)子所受的力,可使轉(zhuǎn)子保持在中心位置。靜電陀螺儀采用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達10~10度/時。它不能承受較大的沖擊和振動。它的缺點是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,成本較高。海南航姿儀作用激光陀螺儀因其高精度和長期穩(wěn)定性,在導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及科研實驗中得到普遍應(yīng)用。
現(xiàn)代儀器,現(xiàn)代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器,它是現(xiàn)代航空,航海,航天和國家防護工業(yè)中普遍使用的一種慣性導(dǎo)航儀器,它的發(fā)展對一個國家的工業(yè),國家防護和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀,機械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀七十年代以來,現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進入了一個全新的階段?,F(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想于1976年被提出,到八十年代以后,現(xiàn)代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優(yōu)點,關(guān)鍵部件和光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外,還有現(xiàn)代集成式的振動陀螺儀,集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度,體積更小,也是現(xiàn)代陀螺儀的一個重要的發(fā)展方向。
當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上,便大幅度提升了導(dǎo)航的精確度,它的作用體現(xiàn)在:1、陀螺儀能在GPS信號不好時能繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)航的作用并修正GPS定位不準的問題,在GPS信號不好時,陀螺儀可根據(jù)已獲知的方位、方向和速度來繼續(xù)進行精確導(dǎo)航,這也是慣性導(dǎo)航技術(shù)的基本原理。同時也可修正GPS信號不好時定位偏差過大的問題。2、陀螺儀能比GPS提供更靈敏準確的方向和速度,GPS是無法即時發(fā)現(xiàn)車子速度和方向的改變的,要等跑了一段距離之后才能測出,因此當(dāng)你車子在非導(dǎo)航情況下轉(zhuǎn)變了方向后,就會出現(xiàn)小陳那樣的狀況,導(dǎo)航就無法辨識你車子的轉(zhuǎn)向,結(jié)果把方向?qū)уe了。激光式陀螺儀采用激光束在Sagnac效應(yīng)中的干涉現(xiàn)象,實現(xiàn)高精度角速度測量。
陀螺儀是將一個中心輪盤安裝在兩個或三個萬向節(jié)上的裝置。這些萬向節(jié)通過樞軸支撐可以使這個中心輪盤繞單個軸旋轉(zhuǎn)。如果三個萬向節(jié)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(nèi)萬向節(jié)上的中心輪盤具有其自身的單獨方向,區(qū)別于其支架在空間中的方位。若是兩個萬向節(jié)為一組,做為該陀螺儀的框架的外部萬向節(jié),被安裝成可以繞自身支架所在平面內(nèi)的軸方向進行樞軸旋轉(zhuǎn)。所以這個外部萬向節(jié)只可以在一個角度上自由旋轉(zhuǎn)。陀螺儀可以用于航天器的姿態(tài)控制和軌道調(diào)整,提供準確的航天數(shù)據(jù)。河北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法
陀螺儀工作原理基于角動量守恒定律,旋轉(zhuǎn)物體在無外力矩作用時,旋轉(zhuǎn)軸保持穩(wěn)定。河北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法
陀螺儀在現(xiàn)代科技中扮演著不可或缺的角色。從導(dǎo)航定位到穩(wěn)定控制,從虛擬現(xiàn)實到科學(xué)研究,陀螺儀的應(yīng)用范圍普遍且重要。隨著科技的不斷發(fā)展,陀螺儀的性能和應(yīng)用也將得到進一步提升和拓展。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)就是陀螺儀的一種應(yīng)用。例如,哈勃望遠鏡,或用在水下潛艇的鋼制船體內(nèi)。由于陀螺儀所具有的精度,其也被用于維護隧道采礦方向的回轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀。[4] 陀螺儀還可用于制作陀螺羅盤,用以補充或替代普通載具、船舶、飛機或空間飛船中使用的磁羅盤,或者輔助自行車、摩托車和船舶的穩(wěn)定性,同時也可以用作慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的一部分。微機電陀螺儀在智能手機等電子消費品中很受歡迎。河北慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用方法