2024-12-04 03:12:09
陀螺儀是智能手機不可或缺的一個重要部件,沒有陀螺儀,那么智能手機的多數(shù)功能基本無法實現(xiàn),因為很多功能都需要精確了解手機的具體姿態(tài)。雖說手機少不了陀螺儀,但怎么看,我們的手機里都不像是裝備了這個東西,因為手機內(nèi)部的空間實在是有限,似乎沒有安裝這個東西的地方。事實上如果我們將手機拆開,確實也看不到陀螺儀,這是怎么回事呢?手機中的確安裝有陀螺儀,但是手機中的陀螺儀與剛才我們所講的陀螺儀并不相同,它雖然也叫做陀螺儀,但與陀螺就沒有什么關(guān)系了,從外觀上來看,它就是一個邊長只有幾毫米的黑色小方塊。陀螺儀可以用于航天器的姿態(tài)控制和軌道調(diào)整,提供準(zhǔn)確的航天數(shù)據(jù)。抗電磁陀螺儀制造
單自由度陀螺儀給陀螺增加了一個自由度,共有兩個自由度。單自由度陀螺儀模型如圖3所示,x、y、z分別為陀螺儀的三個周,x方向沒有自由度。轉(zhuǎn)子飛速轉(zhuǎn)動的動量H沿z軸方向。當(dāng)基座繞z軸轉(zhuǎn)動或y軸轉(zhuǎn)動時,由于內(nèi)框架具有隔離運動作用,轉(zhuǎn)子不會隨著基座的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當(dāng)基座繞x軸轉(zhuǎn)動時,內(nèi)框架軸有一對力F作用在內(nèi)框架軸的兩端,形成力矩M_x,方向沿x軸方向。由于陀螺儀沒有該方向的轉(zhuǎn)動自由度,力矩M_x使陀螺儀繞內(nèi)框架進動,沿y軸方向。總之,單自由度陀螺儀可敏感缺少自由度方向的角速度。貴州車載慣導(dǎo)陀螺儀通過實時監(jiān)測角速度和方向變化,為航空航天等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的導(dǎo)航和控制支持。
當(dāng)陀螺儀應(yīng)用到車載導(dǎo)航上,便大幅度提升了導(dǎo)航的精確度,它的作用體現(xiàn)在:1、陀螺儀能在GPS信號不好時能繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)航的作用并修正GPS定位不準(zhǔn)的問題,在GPS信號不好時,陀螺儀可根據(jù)已獲知的方位、方向和速度來繼續(xù)進行精確導(dǎo)航,這也是慣性導(dǎo)航技術(shù)的基本原理。同時也可修正GPS信號不好時定位偏差過大的問題。2、陀螺儀能比GPS提供更靈敏準(zhǔn)確的方向和速度,GPS是無法即時發(fā)現(xiàn)車子速度和方向的改變的,要等跑了一段距離之后才能測出,因此當(dāng)你車子在非導(dǎo)航情況下轉(zhuǎn)變了方向后,就會出現(xiàn)小陳那樣的狀況,導(dǎo)航就無法辨識你車子的轉(zhuǎn)向,結(jié)果把方向?qū)уe了。
普遍使用的MEMS陀螺(微機械)可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢:1.體積小、重量輕。適合于對安裝空間和重量要求苛刻的場合,例如彈載測量等。2.低成本。3.高可靠性。內(nèi)部無轉(zhuǎn)動部件,全固態(tài)裝置,抗大過載沖擊,工作壽命長。4.低功耗。5.大量程。適于高轉(zhuǎn)速大g值的場合。6.易于數(shù)字化、智能化。可數(shù)字輸出,溫度補償,零位校正等。從力學(xué)的觀點近似的分析陀螺的運動時,可以把它看成是一個剛體,剛體上有一個萬向支點,而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉(zhuǎn)動,所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉(zhuǎn)動運動。陀螺儀可以用于無人機的姿態(tài)控制和導(dǎo)航,提供準(zhǔn)確的飛行數(shù)據(jù)。
與ST的MEMS加速計類似,MEMS陀螺儀也沿用一個系統(tǒng)級封裝(SIP)方法,機械感應(yīng)元器件與其調(diào)節(jié)ASIC電路放在同一個封裝內(nèi)。智能設(shè)計方法結(jié)合先進的封裝解決方案使得該系列產(chǎn)品的封裝尺寸大幅縮減,多軸陀螺儀的系統(tǒng)封裝面積只為3x5 mm2 ,較大厚度只為1mm 。意法半導(dǎo)體為客戶提供多軸感應(yīng)、30dps到6000dps量程的各種陀螺儀傳感器,讓系統(tǒng)設(shè)計工程師能夠解決不同的應(yīng)用需求,從圖像穩(wěn)定器到游戲,從指向裝置到機器人控制。除上述傳統(tǒng)應(yīng)用外,整合加速計和陀螺儀可以實現(xiàn)導(dǎo)航解決方案的慣性測量單元。不同類型的陀螺儀具有不同的測量精度和適用范圍,可根據(jù)需求選擇合適的型號進行應(yīng)用。軌檢測量陀螺儀作用
激光陀螺儀則利用光的干涉效應(yīng)測量角速度,具有高精度和長期穩(wěn)定性,在慣性導(dǎo)航和高精度測量中應(yīng)用普遍。抗電磁陀螺儀制造
一個接近真實MEMS陀螺儀的結(jié)構(gòu)如下圖所示。外側(cè)的藍(lán)色與黃色部分別為驅(qū)動電極,它們通過施加交變電壓來驅(qū)動內(nèi)部的紅色質(zhì)量塊及紅色測量電極沿著特定方向做往返運動。紅色質(zhì)量塊通過具有彈簧性質(zhì)的綠色長條結(jié)構(gòu)與基底相連,而紅色的短柵與內(nèi)側(cè)藍(lán)色的短柵則構(gòu)成了電容的極板。當(dāng)基底發(fā)生旋轉(zhuǎn)時,質(zhì)量塊在科里奧利力的作用下會產(chǎn)生垂直方向的運動。這種運動的幅值與施加的角速度成正比。通過測量質(zhì)量塊上的紅色電極與固定在底座上的藍(lán)色電極之間的電容變化,我們就可以得到角速度的大小。抗電磁陀螺儀制造