結構
基本上陀螺儀是一種機械裝置,其主要部分是一個對旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子,轉子裝在一支架內;在通過轉子中心軸XX1上加一內環(huán)架,那么陀螺儀就可環(huán)繞飛機兩軸作自由運動;然后,在內環(huán)架外加上一外環(huán)架;這個陀螺儀有兩個平衡環(huán),可以環(huán)繞飛機三軸作自由運動,就是一個完整的太空陀螺儀(space gyro)。
原理
陀螺儀的原理就是,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。人們根據(jù)這個道理,用它來保持方向,制造出來的東西就叫陀螺儀。陀螺儀在工作時要給它一個力,使它快速旋轉起來,一般能達到每分鐘幾十萬轉,可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。
在現(xiàn)實生活中,陀螺儀發(fā)生的進給運動是在重力力矩的作用下發(fā)生的。
用途
陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從第一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現(xiàn)在,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀最主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進動性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直,這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支,它以物體的慣性為基礎,研究旋轉物體的動力學特性。
陀螺儀器最早是用于航海導航,但隨著科學技術的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)定器,陀螺儀器能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。由此可見,陀螺儀器的應用范圍是相當廣泛的,它在現(xiàn)代化的國防建設和國民經(jīng)濟建設中均占重要的地位。
現(xiàn)在廣泛使用的MEMS陀螺(微機械)可應用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控等領域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢:
1.體積小、重量輕。適合于對安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等。
2.低成本。
3.高可靠性。內部無轉動部件,全固態(tài)裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長。
4.低功耗。
5.大量程。適于高轉速大g值的場合。
6.易于數(shù)字化、智能化??蓴?shù)字輸出,溫度補償,零位校正等。