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[導(dǎo)讀]今天,小編將在這篇文章中為大家?guī)斫嵌葴y(cè)量器件陀螺儀的有關(guān)報(bào)道,通過閱讀這篇文章,大家可以對(duì)陀螺儀具備清晰的認(rèn)識(shí),主要內(nèi)容如下。

今天,小編將在這篇文章中為大家?guī)斫嵌葴y(cè)量器件陀螺儀的有關(guān)報(bào)道,通過閱讀這篇文章,大家可以對(duì)陀螺儀具備清晰的認(rèn)識(shí),主要內(nèi)容如下。

一、陀螺儀特性

陀螺儀被廣泛用于航空、航天和航海領(lǐng)域。這是由于它的兩個(gè)基本特性:一為定軸性(inertia or rigidity),另一是進(jìn)動(dòng)性(precession),這兩種特性都是建立在角動(dòng)量守恒的原則下。

(一)定軸性

當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí),在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí),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(gè)固定的方向;同時(shí)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。其穩(wěn)定性隨以下的物理量而改變:

1.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大,穩(wěn)定性愈好;

2.轉(zhuǎn)子角速度愈大,穩(wěn)定性愈好。

所謂的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”,是描述剛體在轉(zhuǎn)動(dòng)中的慣性大小的物理量。當(dāng)以相同的力矩分別作用于兩個(gè)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同剛體時(shí),它們所獲得的角速度一般是不一樣的,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的剛體所獲得的角速度小,也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的慣性大;反之,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的剛體所獲得的角速度大,也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的慣性小。

(二)進(jìn)動(dòng)性

當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí),若外力矩作用于外環(huán)軸,陀螺儀將繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng);若外力矩作用于內(nèi)環(huán)軸,陀螺儀將繞外環(huán)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)動(dòng)性。進(jìn)動(dòng)角速度的方向取決于動(dòng)量矩H的方向(與轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向,而且是自轉(zhuǎn)角速度矢量以最短的路徑追趕外力矩。如右圖。

這可用右手定則判定。即伸直右手,大拇指與食指垂直,手指順著自轉(zhuǎn)軸的方向,手掌朝外力矩的正方向,然后手掌與4指彎曲握拳,則大拇指的方向就是進(jìn)動(dòng)角速度的方向。

進(jìn)動(dòng)角速度的大小取決于轉(zhuǎn)子動(dòng)量矩H的大小和外力矩M的大小,其計(jì)算式為進(jìn)動(dòng)角速度ω=M/H。

進(jìn)動(dòng)性的大小也有三個(gè)影響的因素:

1.外界作用力愈大,其進(jìn)動(dòng)角速度也愈大;

2.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大,進(jìn)動(dòng)角速度愈小;

3.轉(zhuǎn)子的角速度愈大,進(jìn)動(dòng)角速度愈小。

二、MEMS是否取代光纖陀螺儀技術(shù)

通過上面的介紹,想必大家對(duì)陀螺儀的兩大特性已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)。在這部分,我們主要來探討一下,MEMS陀螺儀是否會(huì)取代光纖陀螺儀。

現(xiàn)代光纖陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體方位的儀器,它是現(xiàn)代航空,航海,航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器,它的發(fā)展對(duì)一個(gè)國家的工業(yè),國防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。光纖陀螺是繼激光陀螺巨大的進(jìn)步,屬于兩光陀螺,利用Sagnac效應(yīng),用光程差反算角速度,相比激光陀螺,體積小,成本低,精度可達(dá)千分之一,而且沒有活動(dòng)部件,可靠性高,獲得了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)主要是北航和浙大兩大派系,從業(yè)者約30多家,技術(shù)已經(jīng)開放,大多數(shù)精度也就十分之一的樣子,產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)向中西部轉(zhuǎn)移,民工都可以干。但相比MEMS還是非常的貴,而且近千米的光纖繞成一坨,溫度系數(shù)、可靠性、抗沖擊、長(zhǎng)儲(chǔ)都有問題,而且MEMS目前的精度已經(jīng)是10和開環(huán)光纖相當(dāng),并且已經(jīng)向1進(jìn)發(fā),所以在一些低端和短時(shí)應(yīng)用非常考驗(yàn)光纖從業(yè)者的粗大神經(jīng),而且MEMS小體積重量,低成本,芯片批量化,高可靠性等優(yōu)勢(shì)非常明顯,但MEMS的精度10年內(nèi)進(jìn)入0.1有點(diǎn)困難,因此,在0.1到千分之一都可以是光纖的天下,短時(shí)間取代不了的。

以上便是小編此次想要和大家共同分享的內(nèi)容,如果你對(duì)本文內(nèi)容感到滿意,不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站喲。最后,十分感謝大家的閱讀,have a nice day!

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