陀螺儀的基本部件包括:1、陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機、磁滯電機、三相交流電機等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn),并見其轉(zhuǎn)速近似為常值)。2、內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán),它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu))。3、附件(是指力矩馬達、信號傳感器等)。陀螺儀的兩個重要特性,陀螺儀有兩個非常重要的基本特性:一為定軸性,另一是進動性,這兩種特性都是建立在角動量守恒的原則下。定軸性,當陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。穿戴式健身設(shè)備借陀螺儀記錄運動軌跡與姿態(tài)數(shù)據(jù)。安徽航姿儀制造商

陀螺儀的分類:按照原理,可以分為機電式陀螺儀(以經(jīng)典力學為基礎(chǔ))、光電類陀螺儀(以近代物理學效應(yīng)為基礎(chǔ)),機電式陀螺儀(以經(jīng)典力學為基礎(chǔ)):轉(zhuǎn)子式陀螺儀:滾珠軸承支撐陀螺、液浮陀螺、氣浮陀螺、靜電陀螺等;新型振動陀螺儀:音叉陀螺、半球諧振陀螺、微機電陀螺(MEMS)等;光電類陀螺儀(以光學Sagnac效應(yīng)測量運載體旋轉(zhuǎn)運動為基礎(chǔ));激光陀螺、光纖陀螺、原子干涉陀螺、集成光學陀螺等;機電式:高速旋轉(zhuǎn)的機械轉(zhuǎn)子,高速轉(zhuǎn)子容易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡,容易受到加速度的影響;啟動時間較長,且需要一定的預熱時間;MEMS陀螺儀是利用 coriolis 定理,將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)換成與角速度成正比的直流電壓信號。云南慣性導航系統(tǒng)激光陀螺儀利用薩格納克效應(yīng),提供高精度角速度測量。

集成光學陀螺儀,隨著集成光路的發(fā)展,可在單塊芯片上實現(xiàn)非常復雜的功能,可以將幾毫米直徑的集成環(huán)形腔激光器、光電檢測電路都集成在同一芯片上,作為集成光學陀螺儀的敏感元件,這樣可以較大程度上減小現(xiàn)有光學陀螺儀的質(zhì)量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制熱效應(yīng),增加可靠性,因此利用集成光學技術(shù)制造的光學陀螺儀具有良好的發(fā)展前景。目前,圍繞著集成環(huán)形腔激光器已經(jīng)展開了普遍的研究,但是關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。此外,包括核磁諧振和超流體等的頂端技術(shù)也已經(jīng)得到了驗證,未來也將在新型陀螺儀上得到應(yīng)用。將一個陀螺放置在桌面上,它會向一個方向傾倒,但如果將其旋轉(zhuǎn)起來,它便能夠穩(wěn)穩(wěn)地立在桌子上,只要旋轉(zhuǎn)不止,它就不會傾倒。
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(shè)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。陀螺儀在生活和特種領(lǐng)域都有重要作用。小到手機,大到衛(wèi)星,都能見到它的身影。飛行器姿態(tài)控制是陀螺特性的重要應(yīng)用,是定軸性的體現(xiàn)。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準,道理很簡單,飛行器在空中飛行過程中,不管姿態(tài)如何改變,垂直陀螺儀始終指向垂直方向不變,從而提供有關(guān)姿態(tài)角的信息。當然,由于陀螺自身漂移和環(huán)境變化,需要修正裝置隨時校準修正。陀螺儀幫助天文望遠鏡穩(wěn)定追蹤天體運行軌跡。

人們利用陀螺的力學性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在航海、航天、特種等各個領(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用。比如:回轉(zhuǎn)羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉(zhuǎn)、陀螺的章動等。陀螺儀的種類很多,按用途來分,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的自動控制系統(tǒng)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。陀螺儀還可分為壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,光纖陀螺儀和激光陀螺儀,它們都是電子式的,并且它們可以和加速度計,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統(tǒng)。智能手機VR盒子通過陀螺儀實現(xiàn)低成本頭部追蹤。云南慣性導航系統(tǒng)
機械陀螺儀靠高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子維持姿態(tài),是早期導航主要部件。安徽航姿儀制造商
陀螺儀的基本特性:定軸性、進動性.(1)定軸性,當陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時,在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時,陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變,即指向一個固定的方向;同時反抗任何改變轉(zhuǎn)子軸向的力量。這種物理現(xiàn)象稱為陀螺儀的定軸性或穩(wěn)定性。(2)進動性,當轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時,若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動;若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動角速度方向與外力矩作用方向互相垂直。這種特性,叫做陀螺儀的進動性。安徽航姿儀制造商