功能分類 - 陀螺儀是什么?
功能分類
利用陀螺儀的動力學特性制成的各種儀表或裝置,主要有以下幾種:
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能給出飛行物體轉彎角度和航向指示的陀螺裝置。它是三自由度均衡陀螺儀,其底座固連在飛機上,轉子軸提供慣性空間的給定方向。若開始時轉子軸水平放置并指向儀表的零方位,則當飛機繞鉛直軸轉彎時,儀表就相對轉子軸轉動,從而能給出轉彎的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干擾,轉子軸會逐漸偏離原始方向,因此每隔一段時間(如15分鐘)須對照精密羅盤作一次人工調整。
②陀螺羅盤
供航行和飛行物體作方向基準用的尋找并跟蹤地理子午面的三自由度陀螺儀。其外環軸鉛直,轉子軸水平置于子午面內,正端指北;其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。轉子軸偏離子午面時同時偏離水平面而產生重力矩使陀螺旋進到子午面,這種利用重力矩的陀螺羅盤稱擺式羅盤。近年來發展為利用自動控制系統代替重力擺的電控陀螺羅盤,并創造出能同時指示水平面和子午面的平臺羅盤。
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利用擺式敏感元件對三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表,又稱陀螺水平儀。陀螺儀的殼體利用隨動系統跟蹤轉子軸位置,當轉子軸偏離地垂線時,固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號使力矩器產生修正力矩,轉子軸在力矩作用下旋進回到地垂線位置。陀螺垂直儀是除陀螺擺以外應用于航空和航海導航系統的又一種地垂線指示或量測儀表。
?、芡勇莘€定器
穩定船體的陀螺裝置。20世紀初使用的施利克被動式穩定器實質上是一個裝在船上的大型二自由度重力陀螺儀,其轉子軸鉛直放置,框架軸平行于船的橫軸。當船體側搖時,陀螺力矩迫使框架攜帶轉子一起相對于船體旋進。這種搖擺式旋進引起另一個陀螺力矩,對船體產生穩定作用。斯佩里主動式穩定器是在上述裝置的基礎上增加一個小型操縱陀螺儀,其轉子沿船橫軸放置。一旦船體側傾,小陀螺沿其鉛直軸旋進,從而使主陀螺儀框架軸上的控制馬達及時開動,在該軸上施加與原陀螺力矩方向相同的主動力矩,借以加強框架的旋進和由此旋進產生的對船體的穩定作用。
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用以直接測定運載器角速率的二自由度陀螺裝置。把均衡陀螺儀的外環固定在運載器上并令內環軸垂
陀螺儀
直于要測量角速率的軸。當運載器連同外環以角速度繞測量軸旋進時,陀螺力矩將迫使內環連同轉子一起相對運載器旋進。陀螺儀中有彈簧限制這個相對旋進,而內環的旋進角正比于彈簧的變形量。由平衡時的內環旋進角即可求得陀螺力矩和運載器的角速率。積分陀螺儀與速率陀螺儀的不同處只在于用線性阻尼器代替彈簧約束。當運載器作任意變速轉動時,積分陀螺儀的輸出量是繞測量軸的轉角(即角速度的積分)。以上兩種陀螺儀在遠距離測量系統或自動控制、慣性導航平臺中使用較多。
?、尥勇莘€定平臺
以陀螺儀為核心元件,使被穩定對象相對慣性空間的給定姿態保持穩定的裝置。穩定平臺通常利用由外環和內環構成制平臺框架軸上的力矩器以產生力矩與干擾力矩平衡使陀螺儀停止旋進的穩定平臺稱為動力陀螺穩定器。陀螺穩定平臺根據對象能保持穩定的轉軸數目分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩定平臺。陀螺穩定平臺可用來穩定那些需要精確定向的儀表和設備,如測量儀器、天線等,并已廣泛用于航空和航海的導航系統及火控、雷達的萬向支架支承。根據不同原理方案使用各種類型陀螺儀為元件。其中利用陀螺旋進產生的陀螺力矩抵抗干擾力矩,然后輸出信號控、照相系統。
⑦陀螺儀傳感器
陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統。在假象的平面上揮動鼠標,屏幕上的光標就會跟著移動,并可以繞著鏈接畫圈和點擊按鍵。當你正在演講或離開桌子時,這些操作都能夠很方便地實現。 現在陀螺儀傳感器原本是運用到直升機模型上的,現在已經被廣泛運用于手機這類移動便攜設備上(IPHONE的三軸陀螺儀技術)。
?、喙饫w陀螺儀
光纖陀螺儀是以光導纖維線圈為基礎的敏感元件, 由激光二極管發射出的光線朝兩個方向沿光導纖維傳播。光傳播路徑的變,決定了敏感元件的角位移。買光纖陀螺儀就到航天長城光纖陀螺儀與傳統的機械陀螺儀相比,優點是全固態,沒有旋轉部件和摩擦部件,壽命長,動[1]態范圍大,瞬時啟動,結構簡單,尺寸小,重量輕。與激光陀螺儀相比,光纖陀螺儀沒有閉鎖問題,也不用在石英塊精密加工出光路,成本低。
⑨激光陀螺儀
激光陀螺儀的原理是利用光程差來測量旋轉角速度( Sagnac 效應)。在閉合光路中,由同一光源發出的沿順時針方向和反時針方向傳輸的兩束光和光干涉,利用檢測相位差或干涉條紋的變化,就可以測出閉合[1]光路旋轉角速度。
現代陀螺儀
現代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器,它是現代航空,航海,航天和國防工業中
陀螺儀
廣泛使用的一種慣性導航儀器,它的發展對一個國家的工業,國防和其它高科技的發展具有十分重要的戰略意義。傳統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構的要求很高,結構復雜,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,現代陀螺儀的發展已經進入了一個全新的階段。1976年 等提出了現代光纖陀螺儀的基本設想,到八十年代以后,現代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。由于光纖陀螺儀具有結構緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優點,所以目前光纖陀螺儀在很多的領域已經完全取代了機械式的傳統的陀螺儀,成為現代導航儀器中的關鍵部件。和光纖陀螺儀同時發展的除了環式激光陀螺儀外,還有現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,也是現代陀螺儀的一個重要的發展方向。
現代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種,它們都是根據塞格尼克的理論發展起來的。塞格尼克理論的要點是這樣的:當光束在一個環形的通道中前進時,如果環形通道本身具有一個轉動速度,那么光線沿著通道轉動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學環路轉動時,在不同的前進方向上,光學環路的光程相對于環路在靜止時的光程都會產生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進的光之間產生干涉來測量環路的轉動速度,就可以制造出干涉式光纖陀螺儀,如果利用這種環路光程的變化來實現在環路中不斷循環的光之間的干涉,也就是通過調整光纖環路的光的諧振頻率進而測量環路的轉動速度,就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個簡單的介紹可以看出,干涉式陀螺儀在實現干涉時的光程差小,所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度,而諧振式的陀螺儀在實現干涉時,它的光程差較大,所以它所要求的光源必須有很好的單色性。
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( 發表人:電子大兵 )