明白了科里奧利力,就可以來說說微機(jī)電陀螺儀了。微機(jī)電陀螺儀內(nèi)的主體就是一個質(zhì)量塊,這個質(zhì)量塊會在交替變化的電壓作用下做來回振蕩運(yùn)動,這種運(yùn)動本質(zhì)上就是一種直線運(yùn)動,當(dāng)陀螺儀開始轉(zhuǎn)動時,受科里奧利力的影響,這個水平振蕩的陀螺儀就會發(fā)生偏轉(zhuǎn),也就是說此時它不只有水平運(yùn)動,還有垂直運(yùn)動。運(yùn)動方式的改變會使電容值發(fā)生微小的變化,而通過感知這種微小的變化就可以了解物體姿態(tài)的變化。當(dāng)然,單個微機(jī)電陀螺儀只能感知一個方向上的姿態(tài)變化,但在手機(jī)中裝上兩三個,就能夠全方面準(zhǔn)確識別手機(jī)的姿態(tài),畢竟這個東西很小,也不占什么地方。陀螺儀的誤差來源包括溫度、濕度、振動等,研究人員致力于降低這些因素的影響。四川慣導(dǎo)定制
普遍使用的MEMS陀螺(微機(jī)械)可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)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(nèi)部無轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(bǔ)償,零位校正等。從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動時,可以把它看成是一個剛體,剛體上有一個萬向支點(diǎn),而陀螺可以繞著這個支點(diǎn)作三個自由度的轉(zhuǎn)動,所以陀螺的運(yùn)動是屬于剛體繞一個定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。四川慣導(dǎo)定制激光陀螺儀則利用光的干涉效應(yīng)測量角速度,具有高精度和長期穩(wěn)定性,在慣性導(dǎo)航和高精度測量中應(yīng)用普遍。
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(shí)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(jìn)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(yuǎn)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(hù)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(bǔ)充或替代普通載具、船舶、飛機(jī)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(jī)電陀螺儀在智能手機(jī)等電子消費(fèi)品中很受歡迎。
因?yàn)樵诘癸w狀態(tài)下,陀螺儀會自動鎖定倒飛的姿態(tài),升降舵操縱桿回中不動,陀螺儀都會自動將飛機(jī)一直保持直線倒飛狀態(tài),而不用擔(dān)心手指推舵的舵量是否準(zhǔn)確。那么你就可以放心的在跑道遠(yuǎn)端操控飛機(jī)進(jìn)入較低空倒飛通場狀態(tài),然后可以不用怎么操控,飛機(jī)也能一直保持較低空倒飛通場了。陀螺儀在車載導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用,車載導(dǎo)航是通過接受GPS衛(wèi)星信號定位成功后,確定目標(biāo)再根據(jù)導(dǎo)航軟件自帶數(shù)據(jù)庫規(guī)劃路線,然后進(jìn)行導(dǎo)航。因?yàn)镚PS需要車載導(dǎo)航系統(tǒng)在同步衛(wèi)星的直接視線之內(nèi)才能工作,所以隧道、橋梁、或是高層建筑物都會擋住這直接視線,使得導(dǎo)航系統(tǒng)無法工作。陀螺儀在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍普遍,如飛行器姿態(tài)控制、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。
陀螺儀的作用,這陀螺儀和重力傳感器有什么區(qū)別呢?區(qū)別很多,但較大的區(qū)別就是重力傳感對于空間上的位移感受維較少,能做到6個方向的感應(yīng)就已經(jīng)很不錯了,而陀螺儀則是全方面的。這很重要,毫不夸張的說,這兩者不是一個級別上的產(chǎn)品??赡芸吹竭@里,大家還是會覺得有些迷惑,既然陀螺儀很厲害,那么它在手機(jī)上到底有什么用呢?我們不妨來看看。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,目前很多專業(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,其導(dǎo)航能力絕不亞于目前很多船舶、飛機(jī)上用的導(dǎo)航儀。陀螺儀的作用主要在于測量和記錄物體的角速度和方向變化,是導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中不可或缺的部分。四川慣導(dǎo)定制
陀螺儀的發(fā)展推動了慣性導(dǎo)航和航空航天技術(shù)的進(jìn)步,提高了導(dǎo)航精度和安全性。四川慣導(dǎo)定制
測量的物理量:(1)角速度,測量的物理量是偏轉(zhuǎn)、傾斜時的轉(zhuǎn)動角速度;(2)方向:俯仰角(pitch):繞x軸旋轉(zhuǎn);偏航角(yaw):繞z軸旋轉(zhuǎn);翻滾角(roll):繞y軸旋轉(zhuǎn);主要參數(shù),通用參數(shù)(傳感器);線性誤差:傳感器測量值與實(shí)際物理值之間的誤差;分辨率:可檢測到的較小物理量單位;采樣頻率:單位時間內(nèi)的采樣次數(shù)。陀螺儀重要參數(shù):量程:為角速度單位(dps,degree per second);靈敏度(刻度因子):較小分辨的角速度;靈敏度初始誤差;靈敏度動態(tài)誤差;非線性度:滿量程的誤差;初始零漂;零漂溫度系數(shù)。四川慣導(dǎo)定制