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(xué)家萊昂·傅科在研究地球自傳中獲得靈感而發(fā)明出來的,類似像是把一個高速旋轉(zhuǎn)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(xiàn)在小巧的芯片造型大相徑庭。陀螺儀發(fā)明以后,首先被用在航海上(當(dāng)年還沒有發(fā)明飛機(jī)),后來被用在航空上。因為飛機(jī)飛在空中,是無法像地面一樣靠肉眼辨認(rèn)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(yīng)用,成為飛行儀表的主要。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。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(dǎo)航。陀螺儀自被發(fā)明開始,就用于導(dǎo)航,先是德國人將其應(yīng)用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手機(jī)的導(dǎo)航能力將達(dá)到前所未有的水準(zhǔn)。實際上,目前很多專業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀。第二大用途,可以和手機(jī)上的攝像頭配合使用,比如防抖,這會讓手機(jī)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(jiān)測游戲者手的位移,從而實現(xiàn)各種游戲操作效果。第四大用途,可以用作輸入設(shè)備,陀螺儀相當(dāng)于一個立體的鼠標(biāo),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(rèn)為是一種類型。上海慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選智能手機(jī)中的陀螺儀可實現(xiàn)屏幕自動旋轉(zhuǎn)、運動傳感器等功能。
在系統(tǒng)方面,陀螺儀的信號調(diào)節(jié)電路可簡化為電機(jī)驅(qū)動部分和加速傳感器感應(yīng)電路兩部分(圖2): - 電機(jī)驅(qū)動部分通過靜電激勵方法,使驅(qū)動電路前后振蕩,為機(jī)械元件提供勵磁;感應(yīng)部分通過測量電容變化來測量科里奧利力在感應(yīng)質(zhì)點上產(chǎn)生的位移,這是一個穩(wěn)健、可靠的技術(shù),被成功地用于ST的MEMS產(chǎn)品線,能夠提供強(qiáng)度與施加在傳感器上的角速率成正比的模擬或數(shù)字信號。 在控制電路內(nèi)部有先進(jìn)的電源關(guān)斷功能,當(dāng)不需要傳感器功能時,可關(guān)閉整個傳感器,或讓其進(jìn)入深度睡眠模式,以大幅降低陀螺儀的總功耗,當(dāng)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(jī)不可或缺的一個重要部件,沒有陀螺儀,那么智能手機(jī)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(jī)的具體姿態(tài)。雖說手機(jī)少不了陀螺儀,但怎么看,我們的手機(jī)里都不像是裝備了這個東西,因為手機(jī)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(jī)拆開,確實也看不到陀螺儀,這是怎么回事呢?手機(jī)中的確安裝有陀螺儀,但是手機(jī)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。在無人機(jī)領(lǐng)域,陀螺儀是實現(xiàn)自主飛行、精確懸停等功能的關(guān)鍵傳感器。
MEMS陀螺儀,即硅微機(jī)電陀螺儀,絕大多數(shù)的MEMS陀螺儀依賴于相互正交的振動和轉(zhuǎn)動引起的交變科里奧利力。MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems)是指集機(jī)械元素、微型傳感器、微型執(zhí)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(jī)電系統(tǒng)。MEMS陀螺儀是利用coriolis定理,將旋轉(zhuǎn)物體的角速度轉(zhuǎn)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(shù)、光刻技術(shù)、腐蝕技術(shù)、LIGA技術(shù)、封裝技術(shù)等批量生產(chǎn)的。陀螺儀在空間站、衛(wèi)星等航天器中,為姿態(tài)控制和軌道測量提供關(guān)鍵支持。上海慣性導(dǎo)航系統(tǒng)廠家精選
陀螺儀可以實現(xiàn)自動駕駛和無人駕駛技術(shù),提供準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)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(dǎo)系統(tǒng)就被普遍應(yīng)用于航空航天,這里的導(dǎo)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(jìn)化。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀,機(jī)械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀(jì)七十年代以來,現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的階段。1976年等提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想,到八十年代以后,現(xiàn)代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展,與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。上海航姿儀使用方法