什么是陀螺儀?陀螺儀俗稱角速度傳感器,除了打游戲以外,還有拍攝穩(wěn)定等一系列用處,在射擊手游火之前,陀螺儀主要體現(xiàn)在賽車競(jìng)速型游戲。較右側(cè)可以看到有三個(gè)自由設(shè)置指標(biāo),一個(gè)是X軸靈敏度,另一個(gè)是Y軸的靈敏度,X軸表示設(shè)備左右橫向移動(dòng)以及相對(duì)應(yīng)的游戲視角移動(dòng),Y軸表示設(shè)備上下移動(dòng)以及相對(duì)應(yīng)的游戲視角移動(dòng),而至于陀螺儀開(kāi)鏡靈敏度則指的是狙和一些少數(shù)武器帶瞄準(zhǔn)鏡的開(kāi)鏡時(shí)的設(shè)備的移動(dòng),所對(duì)應(yīng)的游戲瞄準(zhǔn)鏡的移動(dòng),這就是陀螺儀的基本使用,至于設(shè)置里的數(shù)值大小,是體現(xiàn)設(shè)備在一定空間范圍內(nèi)所移動(dòng)的距離成比例地在游戲里視角的移動(dòng)距離,數(shù)值越大,移動(dòng)設(shè)備時(shí)視角的移動(dòng)距離越大,越小則同理,講的有點(diǎn)麻煩,不知大家能看懂不。陀螺儀利用陀螺效應(yīng),即旋轉(zhuǎn)物體的角動(dòng)量會(huì)保持不變,來(lái)測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)。實(shí)時(shí)航姿儀工作原理
光纖陀螺儀的原理是利用光程的變化檢測(cè)出兩條光路的相位差,就可以測(cè)出光路旋轉(zhuǎn)角速度,主要用于航空,航海,航天和國(guó)家防護(hù)工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。微機(jī)電陀螺儀MEMS一般會(huì)用在手機(jī)等電子產(chǎn)品上,通常有兩個(gè)方向的可移動(dòng)電容板,徑向的電容板加震蕩電壓迫使物體做徑向運(yùn)動(dòng),橫向的電容板測(cè)量由于橫向運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的電容變化,所以由電容的變化可以計(jì)算出角速度。所以,陀螺儀不光是用在手機(jī)里那么簡(jiǎn)單,大到航海,航空和航天,導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器,國(guó)家防護(hù)等領(lǐng)域,并且地面設(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探都離不開(kāi)它。在生活中汽車導(dǎo)行,手機(jī),環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域都需要陀螺儀的參與。深圳陀螺儀生產(chǎn)廠家陀螺儀在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中監(jiān)測(cè)葉片偏轉(zhuǎn)和振動(dòng)幅度。
現(xiàn)在輪到MEMS陀螺儀大顯神威了,消費(fèi)電子集成MEMS陀螺儀的浪潮剛剛掀起。陀螺儀能夠測(cè)量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的角速度,而MEMS加速計(jì)則能測(cè)量線性加速度,因此這兩者是一對(duì)理想的互補(bǔ)技術(shù)。 事實(shí)上,如果組合使用加速計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以跟蹤并捕捉三維空間的完整運(yùn)動(dòng),為較終用戶提供現(xiàn)場(chǎng)感更強(qiáng)的用戶使用體驗(yàn)、精確的導(dǎo)航系統(tǒng)以及其它功能。而ST選用了音叉方法設(shè)計(jì)陀螺儀,其差分特性使系統(tǒng)本身對(duì)作用在傳感器上的無(wú)用線性加速度和雜亂振動(dòng)的敏感度低于市場(chǎng)上現(xiàn)有的其它類型陀螺儀。當(dāng)這些無(wú)用的信號(hào)被施加到陀螺儀,兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)就會(huì)沿相同方向位移,在一個(gè)差分測(cè)量后,較終的電容變化將視為無(wú)效。
但通常多按陀螺儀中所采用的支承方式分類:滾珠軸承自由陀螺儀,它是經(jīng)典的陀螺儀。利用滾珠軸承支承是應(yīng)用較早、較普遍的支承方式。滾珠軸承靠直接接觸,摩擦力矩大,陀螺儀的精度不高,漂移率為每小時(shí)幾度,但工作可靠,迄今還用在精度要求不高的場(chǎng)合。一個(gè)自由轉(zhuǎn)子陀螺儀(雙自由度陀螺儀)靠?jī)?nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸角度傳感元件可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)姿態(tài)角。液浮陀螺儀,又稱浮子陀螺。內(nèi)框架(內(nèi)環(huán))和轉(zhuǎn)子形成密封球形或圓柱形的浮子組件。轉(zhuǎn)子在浮子組件內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),在浮子組件與殼體間充以浮液,用以產(chǎn)生所需要的浮力和阻尼。浮力與浮子組件的重量相等者,稱為全浮陀螺;浮力小于浮子組件重量者稱為半浮陀螺。機(jī)械陀螺儀靠高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子維持姿態(tài),是早期導(dǎo)航主要部件。
現(xiàn)代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種,它們都是根據(jù)塞格尼克的理論發(fā)展起來(lái)的。塞格尼克理論的要點(diǎn)是這樣的:當(dāng)光束在一個(gè)環(huán)形的通道中前進(jìn)時(shí),如果環(huán)形通道本身具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度,那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動(dòng)的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要比沿著這個(gè)通道轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要多。也就是說(shuō)當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在不同的前進(jìn)方向上,光學(xué)環(huán)路的光程相對(duì)于環(huán)路在靜止時(shí)的光程都會(huì)產(chǎn)生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進(jìn)的光之間產(chǎn)生干涉來(lái)測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,就可以制造出干涉式光纖陀螺儀,如果利用這種環(huán)路光程的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉,也就是通過(guò)調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進(jìn)而測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個(gè)簡(jiǎn)單的介紹可以看出,干涉式陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)的光程差小,所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度,而諧振式的陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí),它的光程差較大,所以它所要求的光源必須有很好的單色性。機(jī)械式陀螺儀利用旋轉(zhuǎn)物體的穩(wěn)定性原理,通過(guò)檢測(cè)陀螺儀殼體的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來(lái)確定方向。實(shí)時(shí)航姿儀工作原理
機(jī)器人依靠陀螺儀感知姿態(tài),完成精確動(dòng)作控制。實(shí)時(shí)航姿儀工作原理
由于光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊,靈敏度高,工作可靠等等優(yōu)點(diǎn),所以目前光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀,成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。同時(shí),激光陀螺儀也有突破,它通過(guò)光程差來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度,優(yōu)點(diǎn)和光纖陀螺儀差不多,但成本高一些。而我們現(xiàn)在智能手機(jī)上采用的陀螺儀是MEMS(微機(jī)電)陀螺儀,它精度并不如前面說(shuō)到的光纖和激光陀螺儀,需要參考其他傳感器的數(shù)據(jù)才能實(shí)現(xiàn)功能,但其體積小、功耗低、易于數(shù)字化和智能化,特別是成本低,易于批量生產(chǎn),非常適合手機(jī)、汽車牽引控制系統(tǒng)、醫(yī)療器材這些需要大規(guī)模生產(chǎn)的設(shè)備。實(shí)時(shí)航姿儀工作原理