在现代科技飞速发展的浪潮中,各类测量设备如同精密仪器的“神经末梢”,为我们感知世界、探索未知提供关键数据支持。陀螺仪作为一种能够精确测量物体角速度和姿态的惯性测量设备,在导航、航空航天、工业制造、机器人等众多领域扮演着举足轻重的角色。从早期笨重的机械陀螺仪到如今先进的固态陀螺仪,其技术的不断革新推动着众多行业的进步。艾默优ARHS系列陀螺仪作为高性能、高精度惯性测量设备的表示,凭借独特的技术优势,为船舶导航、车载导航及隧道挖掘工程等领域带来了全新的测量解决方案。工业机器人利用陀螺仪校准机械臂姿态,提升加工精度。贵州防爆型惯导

主要工作原理:角动量守恒定律,角动量守恒定律是指系统所受合外力矩为零时系统的角动量保持不变。角动量的定义:物体矢径和其动量的叉积:(1)矢量的计算:叉积和点积,假设a、b为两个矢量,之间的夹角为θ,则点积:a · b = abcosθ(标量),叉积:a x b = absinθ(矢量,方向由右手螺旋定则决定,四指由a弯向b,大拇指方向即为叉积方向)。(2)角动量计算:物体矢径和动量的叉积,r为矢径,数值为物体到旋转中心的距离,方向为旋转中心指向物体的方向矢量;p为动量,数值为物体质量与线速度的乘积p=mv,方向为线速度v的方向;以该图的方向为例,依据角动量公式,可以得到角动量L的方向为竖直向上。(3)陀螺的角动量守恒,假设一个陀螺不受空气阻力(合外力力矩=0),陀螺与地面的接触面无限小(矢径=0),则角动量的合力矩为0,即角动量守恒。盾构导向航姿仪无人机利用陀螺仪数据实时调整飞行姿态,避免失控。

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,目前已经被普遍运用于手机这类移动便携设备上(IPHONE的三轴陀螺仪技术)。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。ADI公司是低成本的MEMS陀螺仪的主要制造商,VMSENS提供的AHRS系统正是通过这种方式,对低成本的MEMS陀螺仪进行辅助补偿实现的。基于MEMS 技术的陀螺因其成本低,能批量生产,已经能够普遍应用于汽车牵引控制系统、医用设备、特种设备等低成本需求应用中。
原子陀螺仪,由于各国的高度关注,原子陀螺仪技术不断取得突破性进展,已开始逐渐从实验室步入工程化并较终通往产业化。核磁共振陀螺仪具有体积小、功耗低、抗干扰能力强等明显特点,与MEMS工艺技术相结合,有望实现芯片型惯性级陀螺仪,并以捷联式方案应用到微小型战术导弹、微小卫星、小型飞行器和自主式水下航行器等装备上。原子干涉陀螺仪具有超髙的理论精度,特别适合作为高精度平台式惯性导航系统的传感器,应用到战略武器装备上,但目前来看,原子干涉陀螺仪距离较终产业化应用仍面临许多技术困难,需要做好中长期的规划部署。智能手机内置陀螺仪,实现屏幕自动旋转与游戏体感操作。

明白了科里奥利力,就可以来说说微机电陀螺仪了。微机电陀螺仪内的主体就是一个质量块,这个质量块会在交替变化的电压作用下做来回振荡运动,这种运动本质上就是一种直线运动,当陀螺仪开始转动时,受科里奥利力的影响,这个水平振荡的陀螺仪就会发生偏转,也就是说此时它不只有水平运动,还有垂直运动。运动方式的改变会使电容值发生微小的变化,而通过感知这种微小的变化就可以了解物体姿态的变化。当然,单个微机电陀螺仪只能感知一个方向上的姿态变化,但在手机中装上两三个,就能够全方面准确识别手机的姿态,毕竟这个东西很小,也不占什么地方。量子陀螺仪利用原子干涉原理,精度比传统类型高百倍。贵州防爆型惯导
陀螺仪在工业机械臂中确保重复定位精度达0.1mm。贵州防爆型惯导
我们以一个单轴偏航陀螺仪为例,探讨较简单的工作原理(图1)。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动,如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率,就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力,如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移,位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极(转子)位于固定电极(定子)的侧边,上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化,因此,在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专门使用电路可以检测的电参数。贵州防爆型惯导