一个接近真实MEMS陀螺仪的结构如下图所示。外侧的蓝色与黄色部分别为驱动电极,它们通过施加交变电压来驱动内部的红色质量块及红色测量电极沿着特定方向做往返运动。红色质量块通过具有弹簧性质的绿色长条结构与基底相连,而红色的短栅与内侧蓝色的短栅则构成了电容的极板。当基底发生旋转时,质量块在科里奥利力的作用下会产生垂直方向的运动。这种运动的幅值与施加的角速度成正比。通过测量质量块上的红色电极与固定在底座上的蓝色电极之间的电容变化,我们就可以得到角速度的大小。陀螺仪可以实现无需外部参考的导航,适用于各种环境和条件下的导航需求。广西惯性导航系统制造商
陀螺仪的基本特性:定轴性、进动性.(1)定轴性,当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。(2)进动性,当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直。这种特性,叫做陀螺仪的进动性。浙江航姿仪厂家供应陀螺仪工作原理基于角动量守恒定律,旋转物体在无外力矩作用时,旋转轴保持稳定。
陀螺仪的基本部件有:(1) 陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值)(2) 内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构)(3) 附件(是指力矩马达、信号传感器等)。基本类型,根据框架的数目和支承的形式以及附件的性质决定陀螺仪的类型有:三自由度陀螺仪(具有内、外两个框架,使转子自转轴具有两个转动自由度。在没有任何力矩装置时,它就是一个自由陀螺仪)。二自由度陀螺仪(只有一个框架,使转子自转轴具有一个转动自由度)。
陀螺仪在现代科技中扮演着不可或缺的角色。从导航定位到稳定控制,从虚拟现实到科学研究,陀螺仪的应用范围普遍且重要。随着科技的不断发展,陀螺仪的性能和应用也将得到进一步提升和拓展。惯性导航系统就是陀螺仪的一种应用。例如,哈勃望远镜,或用在水下潜艇的钢制船体内。由于陀螺仪所具有的精度,其也被用于维护隧道采矿方向的回转经纬仪。[4] 陀螺仪还可用于制作陀螺罗盘,用以补充或替代普通载具、船舶、飞机或空间飞船中使用的磁罗盘,或者辅助自行车、摩托车和船舶的稳定性,同时也可以用作惯性导航系统的一部分。微机电陀螺仪在智能手机等电子消费品中很受欢迎。陀螺仪可以用于运动追踪和姿态识别,如体育训练、虚拟现实等领域。
集成光学陀螺仪,随着集成光路的发展,可在单块芯片上实现非常复杂的功能,可以将几毫米直径的集成环形腔激光器、光电检测电路都集成在同一芯片上,作为集成光学陀螺仪的敏感元件,这样可以较大程度上减小现有光学陀螺仪的质量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制热效应,增加可靠性,因此利用集成光学技术制造的光学陀螺仪具有良好的发展前景。目前,围绕着集成环形腔激光器已经展开了普遍的研究,但是关键技术还有待突破。此外,包括核磁谐振和超流体等的顶端技术也已经得到了验证,未来也将在新型陀螺仪上得到应用。将一个陀螺放置在桌面上,它会向一个方向倾倒,但如果将其旋转起来,它便能够稳稳地立在桌子上,只要旋转不止,它就不会倾倒。在大型工程和科研项目中,陀螺仪可与加速度计等传感器结合,实现复杂环境下的精确测量和控制。浙江航姿仪厂家供应
陀螺仪具有高灵敏度、高稳定性和抗干扰能力,能满足各种极端环境下的测量需求。广西惯性导航系统制造商
航向姿态系统是一种测量、显示飞机航向角、俯仰角和滚转角的飞行仪表。它由全姿态陀螺仪、磁航向传感器或天文罗盘和全姿态指示器组成。全姿态陀螺仪主要由航向陀螺和垂直陀螺(一种陀螺地平仪)组成。这两个陀螺仪均装在随动环内,所以在飞机机动飞行时既能使航向陀螺的外环轴始终保持在地垂线方向上,又能使垂直陀螺的转子轴和外环轴始终保持正交,以保证全姿态陀螺仪提供正确的航向、俯仰、倾侧姿态信息。按驱动陀螺轮运转的分类方式有:电动和气动。按姿态角测量分类方式有:摩擦式电位器(通过测量模拟电压的大小来计算出姿态角)和非接触式容栅传感器 ;对于角速度传感器,很多人可能会比较陌生,不过,如果提到它的另一个名字——陀螺仪,相信有不少人知道。广西惯性导航系统制造商
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