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传感器知识

    陀螺就是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体,平时所说的陀螺其实专指呈对称性的陀螺,它的质量是均匀分布的,形状是以轴为对称的,自转轴就是它的对称轴。在一定力矩的作用下,陀螺会一直在自转,而且还会围绕着一个不变的轴一直在旋转,称作陀螺的旋进或者是回转效应。这是在平时的生活中普遍存在的现象,例如很多孩子小时候玩的陀螺。随着科技的进步,人类就根据陀螺的力学的有关性质制造成具有很多种功能的陀螺仪。它就是根据以高速回转的物体,它的动量矩敏感的壳体在相对惯性的空间中,围绕与自转轴正交的一到两个轴的角运动测量精密装置。它的应用领域很广泛,在军事、技术和科学的研究和应用中都少不了它。例如:陀螺的章动、炮弹的翻转、定向指示仪以及回转罗盘等等。
    按照它的用途来分,陀螺仪可被分为指示陀螺仪和传感陀螺仪。前者一般应用在飞行状态的指示中,当作领航和驾驶仪表来用;后者一般应用在飞行的物体处于运动状态的自动控制的系统之中。
    陀螺仪属于机械仪器,它的重要组成是一个以很高的角速度围绕着旋转轴快速旋转的转子,而这个转子是被安装在一只架里面的。再在转子的中心轴上面加一个内环架,具有这样的装置的话,它就能够围绕着飞机的两轴来做自由的运动。如果再在内环架的外边添加一个外环架的话,它就可以拥有两个平衡环,这个时候,它能够围绕着飞机的三轴做自由的运动了,这样的装置已经是一个很完整的太空陀螺。
    陀螺仪的工作原理是:当一个正在旋转的物体,它的旋转轴正在指着的方向没有受到外力的影响的时候,它是不会有任何改变的。而就是以这个原理作为依据,用它来保持一定的方向的。它也是根据这个原理而制造出来的。在正常工作的时候,为了让它可以高速旋转,需要给它一个外力,这个速度一般可以达到每一分钟可以有几十万转,因此,它可以持续工作的时间还是比较长的,接着使用不同的方法来记录下旋转轴指示的方向,同时自动地把数据信号送到控制系统中。
    目前,一般把陀螺仪分为激光陀螺、光纤陀螺、微机械陀螺和压电陀螺,这些都是属于电子式的,可跟GPS、磁阻芯片以及加速度计一起制造成为惯性导航控制系统。
    其实陀螺仪既古老又富有生命力,人们对它的使用已经超过半个世纪,但是经过这么多年,很多研究者对它的研究还是非常感兴趣的,为什么呢?就是因为它本身就有很多的特别之处。它的两个基本特性是其进动性和稳定性。大家小时候玩陀螺的时候就知道它以高速旋转时,可以竖直起来并且不会倒地一直与地面保持着垂直的状态,这个就说明它的稳定性。

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