陀螺儀簡介
繞一個支點高速轉動的剛體稱為陀螺(top)。通常所說的陀螺是特指對稱陀螺,它是一個質量均勻分布的、具有軸對稱形狀的剛體,其幾何對稱軸就是它的自轉軸。 由蒼蠅后翅(特化為平衡棒)仿生得來。
在一定的初始條件和一定的外力矩在作用下,陀螺會在不停自轉的同時,還繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉,這就是陀螺的旋進(precession),又稱為回轉效應(gyroscopic effect)。陀螺旋進是日常生活中常見的現象,許多人小時候都玩過的陀螺就是一例。
人們利用陀螺的力學性質所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope),它在科學、技術、軍事等各個領域有著廣泛的應用。比如:回轉羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉、陀螺的章動、地球在太陽(月球)引力矩作用下的旋進(歲差)等。
陀螺儀的種類很多,按用途來分,它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運動的自動控制系統中,作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態的指示,作為駕駛和領航儀表使用。
現在的陀螺儀分為,壓電陀螺儀,微機械陀螺儀,光纖陀螺儀,激光陀螺儀,都是電子式的,可以和加速度計,磁阻芯片,GPS,做成慣性導航控制系統
陀螺儀原理
陀螺儀的原理就是,一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。人們根據這個道理,用它來保持方向,制造出來的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時要給它一個力,使它快速旋轉起來,一般能達到每分鐘幾十萬轉,可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動將數據信號傳給控制系統。
在現實生活中,陀螺儀發生的進動是在重力力矩的作用下發生的