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陀螺儀的工作原理--mems陀螺儀原理

時(shí)間:2009-12-09 20:36:33來(lái)源:原創(chuàng) 作者:admin 點(diǎn)擊:
無(wú)

   陀螺儀的工作原則是根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的方向旋轉(zhuǎn)在沒有外力來(lái)影響時(shí),它不會(huì)改變。人們根據(jù)這個(gè)原因,用它來(lái)可以保持方向性制造出來(lái)的東西就是陀螺儀。比如我們?cè)隍T自行車實(shí)際上是按照這個(gè)原則的。車輪快變得更不容易跌倒,因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。在陀螺儀時(shí),要給他一個(gè)力,使它旋轉(zhuǎn)起來(lái),及快速轉(zhuǎn)動(dòng),一般可達(dá)到每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn),工作時(shí)間特別長(zhǎng)。然后使用多種方法可以讀取軸指出的方向,并自動(dòng)將信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)。通過(guò)控制系統(tǒng)的分析,就可以很輕松得到當(dāng)前方向,被廣泛應(yīng)用于航空、航海、航天和國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域。
   陀螺儀主要有機(jī)械式陀螺儀、光纖式陀螺儀、環(huán)式激光陀螺儀、mems陀螺儀、集成式振動(dòng)陀螺儀等,其中光纖式陀螺儀又分為干式陀螺儀和諧振陀螺儀兩種。現(xiàn)在分別介紹如下:


   現(xiàn)代陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器,它是現(xiàn)代航空,航海,航天和國(guó)防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器,它的發(fā)展對(duì)一個(gè)國(guó)家的工業(yè),國(guó)防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。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(duì)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(gè)世紀(jì)七十年代以來(lái),現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)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(shí)激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。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。和光纖陀螺儀同時(shí)發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外,還有現(xiàn)代集成式的振動(dòng)陀螺儀,集成式的振動(dòng)陀螺儀具有更高的集成度,體積更小,也是現(xiàn)代陀螺儀的一個(gè)重要的發(fā)展方向。


    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,這樣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。本文本只是初步介紹了陀螺儀的工作原理,隨著科技的進(jìn)步,中國(guó)也能自己制造陀螺了,命名為“動(dòng)芯”。mems陀螺儀等

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