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[经验] 常见的七大陀螺仪

2020-9-6 07:49:27  315 陀螺仪
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根据陀螺仪的定轴性(inertia or rigidity)和进动性(precession)制成的各种仪表或装置,常见的陀螺仪主要有以下几种:
陀螺罗盘。供航行和飞行物体作方向基准用的寻找并跟踪地理子午面的三自由度陀螺仪。其外环轴铅直,转子轴水平置于子午面内,正端指北;其重心沿铅垂轴向下或向上偏离支承中心。转子轴偏离子午面时同时偏离水平面而产生重力矩使陀螺旋进到子午面,这种利用重力矩的陀螺罗盘称摆式罗盘。21世纪发展为利用自动控制系统代替重力摆的电控陀螺罗盘,并创造出能同时指示水平面和子午面的平台罗盘。
速率陀螺仪。用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的外环固定在运载器上并令内环轴垂直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角速度绕测量轴旋进时,陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪中有弹簧限制这个相对旋进,而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。
由平衡时的内环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时,积分陀螺仪的输出量是绕测量轴的转角(即角速度的积分)。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或自动控制、惯性导航平台中使用较多。
陀螺稳定平台。以陀螺仪为核心元件,使被稳定对象相对惯性空间的给定姿态保持稳定的装置。稳定平台通常利用由外环和内环构成制平台框架轴上的力矩器以产生力矩与干扰力矩平衡使陀螺仪停止旋进的稳定平台称为动力陀螺稳定器。陀螺稳定平台根据对象能保持稳定的转轴数目分为单轴、双轴和三轴陀螺稳定平台。陀螺稳定平台可用来稳定那些需要精确定向的仪表和设备,如测量仪器、天线等,并已广泛用于航空和航海的导航系统及火控、雷达的万向支架支承。根据不同原理方案使用各种类型陀螺仪为元件。其中利用陀螺旋进产生的陀螺力矩抵抗干扰力矩,然后输出信号控、照相系统。
陀螺仪传感器。陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假象的平面上挥动鼠标,屏幕上的光标就会跟着移动,并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时,这些操作都能够很方便地实现。陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的,已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上(IPHONE的三轴陀螺仪技术)。
光纤陀螺仪。光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件,由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的变化,决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比,优点是全固态,没有旋转部件和摩擦部件,寿命长,动态范围大,瞬时启动,结构简单,尺寸小,重量轻。与激光陀螺仪相比,光纤陀螺仪没有闭锁问题,也不用在石英块精密加工出光路,成本低。
光纤陀螺仪知名厂家有:德国LITEF、法国IXSEA、美国AlliedSgnal、美国Northrop Grumman、美国Honeywell等。
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激光陀螺仪。激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度(Sagnac效应)。在闭合光路中,由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉,利用检测相位差或干涉条纹的变化,就可以测出闭合光路旋转角速度。
激光陀螺仪知名厂家有:美国Northrop Grumman、美国Honeywell、美国Sperry、法国Sextant、俄罗斯Polus等。
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MEMS陀螺仪。基于MEMS的陀螺仪价格相比光纤或者激光陀螺便宜很多,但使用精度非常低,需要使用参考传感器进行补偿,以提高使用精度。MEMS陀螺仪采用的是依赖于相互正交的震动和转动引起的交变科里奥利力,MEMS陀螺仪利用coriolis,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比直流电压信号,其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的。

MEMS陀螺仪
●陀螺仪的发展状况
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▲不同种类陀螺仪的精度范围
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▲2001年陀螺仪的发展状况
▲2005年陀螺仪的发展状况
▲2020年陀螺仪的发展状况
陀螺仪厂家
Epson Toyocom
松下(Panasonic)
村田
Kionnix
invensense(应美盛)
亚德诺半导体ADI)
索尼
Qorvo
瑞士Colibrys
深迪半导体
水木智芯
上海矽睿科技
苏州明皜传感

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王栋春 2020-9-6 12:47:52
学习一下
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