2025-04-27 00:35:47
陀螺儀的前世今生,陀螺儀由1850年法國物理學家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發明出來的,類似像是把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上,靠陀螺的方向來計算角速度,和現在小巧的芯片造型大相徑庭。陀螺儀發明以后,首先被用在航海上(當年還沒有發明飛機),后來被用在航空上。因為飛機飛在空中,是無法像地面一樣靠肉眼辨認方向的,而飛行中方向都看不清楚危險性極高,所以陀螺儀迅速得到了應用,成為飛行儀表的主要。陀螺儀通過實時監測角速度和方向變化,為航空航天等領域提供了關鍵的導航和控制支持。上海航姿儀使用方法
陀螺儀到底有什么用呢?頭一大用途,導航。陀螺儀自被發明開始,就用于導航,先是德國人將其應用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機的導航能力將達到前所未有的水準。實際上,目前很多專業手持式GPS上也裝了陀螺儀。第二大用途,可以和手機上的攝像頭配合使用,比如防抖,這會讓手機的拍照攝像能力得到很大的提升。第三大用途,各類游戲的傳感器 ,比如飛行游戲,體育類游戲,甚至包括一些頭一視角類射擊游戲,陀螺儀完整監測游戲者手的位移,從而實現各種游戲操作效果。第四大用途,可以用作輸入設備,陀螺儀相當于一個立體的鼠標,這個功能和第三大用途中的游戲傳感器很類似,甚至可以認為是一種類型。上海慣性導航系統廠家精選智能手機中的陀螺儀可實現屏幕自動旋轉、運動傳感器等功能。
在系統方面,陀螺儀的信號調節電路可簡化為電機驅動部分和加速傳感器感應電路兩部分(圖2): - 電機驅動部分通過靜電激勵方法,使驅動電路前后振蕩,為機械元件提供勵磁;感應部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應質點上產生的位移,這是一個穩健、可靠的技術,被成功地用于ST的MEMS產品線,能夠提供強度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數字信號。 在控制電路內部有先進的電源關斷功能,當不需要傳感器功能時,可關閉整個傳感器,或讓其進入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當需要檢測傳感器上施加的角速率時,在接到用戶的命令后,傳感器可從睡眠模式中立即喚醒。
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功能基本無法實現,因為很多功能都需要精確了解手機的具體姿態。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。在無人機領域,陀螺儀是實現自主飛行、精確懸停等功能的關鍵傳感器。
MEMS陀螺儀,即硅微機電陀螺儀,絕大多數的MEMS陀螺儀依賴于相互正交的振動和轉動引起的交變科里奧利力。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是指集機械元素、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機電系統。MEMS陀螺儀是利用coriolis定理,將旋轉物體的角速度轉換成與角速度成正比的直流電壓信號,其主要部件通過摻雜技術、光刻技術、腐蝕技術、LIGA技術、封裝技術等批量生產的。陀螺儀在空間站、衛星等航天器中,為姿態控制和軌道測量提供關鍵支持。上海慣性導航系統廠家精選
陀螺儀可以實現自動駕駛和無人駕駛技術,提供準確的定位和導航功能。上海航姿儀使用方法
不過,從此以后,以陀螺儀為主要的慣性制導系統就被普遍應用于航空航天,這里的導彈里面依然有這套東西,而隨著需求的刺激,陀螺儀也在不斷進化。傳統的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀,機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高,結構復雜,它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀七十年代以來,現代陀螺儀的發展已經進入了一個全新的階段。1976年等提出了現代光纖陀螺儀的基本設想,到八十年代以后,現代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發展。上海航姿儀使用方法