澳门银河网站 www.fzgouma.com 陀螺仪器最早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广泛的,它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。此处我们重点介绍在电子领域中现在比较流行的MEMS陀螺仪。

广泛使用的MEMS陀螺(微机械)可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。并且MEMS陀螺相比传统的陀螺有明显的优势:1、体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合,例如弹载测量等;2、低成本;3、高可靠性、内部无转动部件,全固态装置,抗大过载冲击,工作寿命长;4、低功耗;5、大量程,适于高转速大g值的场合;6、易于数字化、智能化,可数字输出,温度补偿,零位校正等。

以ST陀螺仪为例,陀螺仪的核心元件是一个微加工机械单元,按照一个音叉机制运转,利用Coriolis原理把角速率转换成一个特定感应结构的位移。

我们以一个单轴偏航陀螺仪为例,探讨最简单的工作原理(详见文章图1)。两个正在运动的质点向相反方向做连续运动,如蓝色箭头所示。只要从外部施加一个角速率,就会产生一个与质点运动方向垂直的科里奥利力,如图中黄色箭头所示。产生的科里奥利力使感应质点发生位移,位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为传感器感应部分的运动电极(转子)位于固定电极(定子)的侧边,上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化,因此,在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专用电路可以检测的电参数。

这陀螺仪和重力传感器有什么区别呢?区别很多,但最大的区别就是重力传感对于空间上的位移感受维较少,能做到6个方向的感应就已经很不错了,而陀螺仪则是全方位的。这很重要,毫不夸张的说,这两者不是一个级别上的产品。 可能看到这里,大家还是会觉得有些迷惑,既然陀螺仪很厉害,那么它在手机上到底有什么用呢?我们不妨来看看。

第一大用途,导航。陀螺仪自被发明开始,就用于导航,先是德国人将其应用在V1、V2火箭上,因此,如果配合GPS,手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上,目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪,如果手机上安装了相应的软件,其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪。

第二大用途,可以和手机上的摄像头配合使用,比如防抖,这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。

第三大用途,各类游戏的传感器,比如飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些第一视角类射击游戏,陀螺仪完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。有关这点,想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受。

第四大用途,可以用作输入设备,陀螺仪相当于一个立体的鼠标,这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似,甚至可以认为是一种类型。

第五大用途,也是未来最有前景和应用范围的用途。下面重点说说。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是近期才冒出的概念,和虚拟现实一样,是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力,让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。

陀螺系统由敏感元件、驱动电路、检测电路和力反馈电路等组成。在梳状静电驱动器的差动电路上分别施加带有直流偏置但相位相反的交流电压,由于交变的静电驱动力矩的作用,质量片在平行于衬底的平面内产生绕驱动轴Z轴的简谐角振动。当在振动平面内沿垂直于检测轴的方向(X方向)有空间角速度Ω输入时,在哥氏力的作用下,检测质量片便绕检测轴(Y轴)上下振动。这种振动幅度非常小,可以由位于质量片下方、淀积在衬底上的电容极板检测,并通过电荷放大器、相敏检波电路和解调电路进行处理,得到与空间角速度成正比的电压信号。



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32# EEPW网友 说:2016-11-02 23:54
请问目前陀螺仪可测量的最小角度是多少?
31# EEPW网友 说:2015-04-18 21:58
请问陀螺的刷新率指的是什么?
30# 云端 说:2014-07-21 06:59
中国首款完全拥有自主知识产权的消费级商用三轴MEMS陀螺仪在哪里?
29# soothmusic 说:2014-07-20 06:10
回答28# wyf86:
灵敏度(Sensitivity)和测量范围、分辨率(Resolution)、零角速度输出(零位输出)
28# wyf86 说:2014-07-19 22:54
MEMS陀螺仪的重要参数包括哪些?
27# EEPW521 说:2014-06-18 22:14
回答26# eepwlover:
需要的
26# eepwlover 说:2014-06-17 21:24
航海也需要陀螺仪吗?
25# 活词典 说:2014-05-19 21:09
回答24# 云端:
配合使用互补功能
24# 云端 说:2014-05-18 21:46
加速传感器与陀螺仪一般会同时存在,互相配合。
23# wyf86 说:2014-04-15 22:48
回答22# soothmusic:
这个算不出来,低了很多
22# soothmusic 说:2014-04-14 22:58
MEMS陀螺比传统的功耗低多少?
21# EEPW521 说:2014-03-16 20:57
回答20# eepwlover:
用了最好,可控性好。
20# eepwlover 说:2014-03-15 22:25
做飞行器,必须要用陀螺仪吗
19# 活词典 说:2014-02-19 22:00
陀螺仪在机器人设计中,需要用到,保证行走不平路面时的控制。
18# wyf86 说:2014-02-17 21:49
回答17# soothmusic:
对绝大多数人没有用
17# EEPW网友 说:2014-02-16 22:27
陀螺仪是现在手机的卖点,但实际用途大不大?
16# 云端 说:2014-01-16 21:45
回答15# wyf86:
是很相似
15# wyf86 说:2014-01-15 22:27
光纤陀螺仪与激光谐振陀螺仪很相似吗?
14# 活词典 说:2013-11-09 23:39
回答13# 云端:
可以这么理解,提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号
13# 云端 说:2013-11-08 22:39
手机陀螺仪就是个方向加速传感器?
12# wyf86 说:2013-11-07 21:19
回答11# soothmusic:
拍照时的图像稳定,动作感应的GUI等,好多
11# soothmusic 说:2013-11-06 22:12
手机上的陀螺仪有什么用
10# 活词典 说:2013-10-05 22:35
回答9# 云端:
重力力矩
9# 云端 说:2013-10-04 21:54
现实中,种种陀螺仪的进给运动,是什么作用产生的呢?
8# wyf86 说:2013-10-01 23:22
回答7# soothmusic:
进动性、稳定性
7# soothmusic 说:2013-09-30 22:04
使用陀螺仪的最主要的基本特性是什么?
6# wyf86 说:2013-09-26 22:44
回答5# soothmusic :
激光、微机械、光纤、压电陀螺仪这几种吧。
5# soothmusic 说:2013-09-25 22:14
电子式的陀螺仪有哪些个类别?
4# eepwlover 说:2013-09-24 20:26
回答3# 活词典:
测量角速度,用来判断物体的运动状态。
3# 活词典 说:2013-09-23 21:43
从开发角度讲,三轴陀螺仪的最大作用是什么呢?
2# 云端 说:2013-09-22 22:27
回复1# wyf86:
在一定的外在力矩,各一定的初始条件下,陀螺会在不停自转的同一时间,环绕着另一个固定的转轴,不停地旋转。
1# wyf86 说:2013-09-11 22:31
陀螺会的回转效应是什么呢?