读懂陀螺仪传感器:导航、无人机以及永不会跌倒的车都离不开它!_百度知...
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发布时间:2024-10-16 02:21
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时间:2024-10-17 13:08
陀螺仪是一种用于感应与维持方向的装置,其原理基于角动量不灭的理论。当陀螺仪旋转时,由于轮子的角动量,它具有抵抗方向改变的趋势,即所谓的定轴性。通俗地讲,旋转物体的旋转轴所指的方向,在不受外力影响时,不会改变。就像骑自行车时,轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。
陀螺仪的基本部件包括陀螺转子、内/外框架和附件。陀螺仪有两个重要特性:定轴性和进动性。定轴性指的是在没有外力矩作用时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定;而进动性则指的是当外力矩作用于外环轴时,陀螺仪将绕内环轴转动,反之亦然。
陀螺仪发明于1850年,由法国物理学家莱昂·傅科在研究地球自转中获得灵感。最初,它被用于航海,后来被用于航空,并在第二次世界大战中应用于导弹的惯性制导系统。随着技术的不断进步,陀螺仪在导航、无人机、汽车稳定系统、照相/摄相以及智能手机中都有广泛的应用。
现代陀螺仪技术正在由传统的机械转子陀螺向新型光学陀螺仪转变。新型陀螺仪技术如氦-氖环形激光陀螺仪、光纤陀螺仪以及集成光学陀螺仪等,具有成本更低、制造流程更简单、精度更高的优势。这些新型陀螺仪在航空、航海、战略导弹、潜艇、航天器等领域得到了广泛应用,成为高性能陀螺仪的重要组成部分。
随着集成光路技术的发展,集成光学陀螺仪的制造质量和尺寸都得到了显著提升,成本和功耗得以降低,可靠性也得到了增强。目前,围绕集成环形腔激光器的研究正在展开,核磁谐振和超流体等尖端技术也正在探索在新型陀螺仪中的应用。