陀螺儀簡(jiǎn)介
繞一個(gè)支點(diǎn)高速轉動(dòng)的剛體稱(chēng)為陀螺(top)。通常所說(shuō)的陀螺是特指對稱(chēng)陀螺,它是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的、具有軸對稱(chēng)形狀的剛體,其幾何對稱(chēng)軸就是它的自轉軸。 由蒼蠅后翅(特化為平衡棒)仿生得來(lái)。
在一定的初始條件和一定的外力矩在作用下,陀螺會(huì )在不停自轉的同時(shí),還繞著(zhù)另一個(gè)固定的轉軸不停地旋轉,這就是陀螺的旋進(jìn)(precession),又稱(chēng)為回轉效應(gyroscopic effect)。陀螺旋進(jìn)是日常生活中常見(jiàn)的現象,許多人小時(shí)候都玩過(guò)的陀螺就是一例。
人們利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱(chēng)為陀螺儀(gyroscope),它在科學(xué)、技術(shù)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。比如:回轉羅盤(pán)、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動(dòng)、地球在太陽(yáng)(月球)引力矩作用下的旋進(jìn)(歲差)等。
陀螺儀的種類(lèi)很多,按用途來(lái)分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動(dòng)的自動(dòng)控制系統中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示,作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。
現在的陀螺儀分為,壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,光纖陀螺儀,激光陀螺儀,都是電子式的,可以和加速度計,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統
陀螺儀原理
陀螺儀的原理就是,一個(gè)旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時(shí),是不會(huì )改變的。人們根據這個(gè)道理,用它來(lái)保持方向,制造出來(lái)的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車(chē)其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車(chē)軸有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力,使它快速旋轉起來(lái),一般能達到每分鐘幾十萬(wàn)轉,可以工作很長(cháng)時(shí)間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動(dòng)將數據信號傳給控制系統。
在現實(shí)生活中,陀螺儀發(fā)生的進(jìn)動(dòng)是在重力力矩的作用下發(fā)生的