- 陀螺儀簡介
- 來源:賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2012/5/29
簡介
繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺(top)。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺,它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體,其幾何對稱軸就是它的自轉軸。由蒼蠅后翅(特化為平衡棒)仿生得來。
在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下,陀螺會在不停自轉的同時,還繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉,這就是陀螺的旋進(precession),又稱為回轉效應(gyroscopic effect)。陀螺旋進是日常生活中常見的現象,許多人小時候都玩過的陀螺就是一例。
人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在科學、技術、軍事等各個領域有著廣泛的應用。比如:回轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動、地球在太陽(月球)引力矩作用下的旋進(歲差)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(tǒng)。
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)。
歷史
1850年法國的物理學家萊昂·傅科(J.Foucault)為了研究地球自轉,首先發(fā)現高速轉動中的轉子(rotor),由于慣性作用它的旋轉軸永遠指向一固定方向,他用希臘字 gyro(旋轉)和skopein(看)兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀表。
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,但直到現也,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。
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