陀螺儀是什麼原理?有哪些應用?

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陀螺儀屬於慣性器件,由於它在任何環境下都具有自主導航能力的特性,即有定軸性和進動性兩大特性,因此它的到來引起極大關注,被應用到很多領域。陀螺儀有傳統的剛體轉子陀螺儀和新型的固體態陀螺儀,種類十分繁多,而且精度也有超高精度、中高精度、低精度之分。



超高精度陀螺儀有靜電陀螺、磁浮陀螺、液浮陀螺,而這三者精度最高的又是靜電陀螺儀。中高精度陀螺儀有激光陀螺、光纖陀螺等。低精度陀螺儀有微機械陀螺。

陀螺儀的工作原理由於其種類的不同,工作原理也不同。如磁浮陀螺它採用磁懸浮轉子,在高真空下高速旋轉,以電磁力作為支撐,而靜電陀螺其利用靜電力作支撐使得球形轉子在超高真空環境下高速旋轉的自由轉子陀螺儀,而光纖陀螺和激光陀螺它們都基於薩納克效應,而微機械陀螺採用微電子技術,利用了化學蝕刻方法。


陀螺儀的應用到航天航空、航海及國民經濟等領域,因此不僅在尖端科技領域被廣泛應用,還在國民經濟領域也被應廣泛用到。上述的陀螺儀液浮陀螺在導航應用方面較廣泛,磁浮陀螺主要在在航海方面的應用,由於它過載能力低,啟動時間較長等缺點,因此在航海方面的應用較適合。靜電陀螺在潛艇及航母等方面的應用,主要是能滿足高精度、高可靠性、隱蔽性要求。微機械陀螺在國民經濟領域等方面的應用,如車載導航系統,工業機器人、天文望遠鏡等方面的應用。


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陀螺儀工作原理:

通俗的說就是:一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時,是不會改變的。生活中我們騎自行車也是利用了這個原理,輪子轉得越快越不容易倒,因為車軸有一股保持水平的力量。根據這個物理現象,來使它保持方向。

陀螺儀的應用:

1、導航;自陀螺儀被髮明開始,就用於導航,配合上GPS定位系統,導航能力更是精準。

2、防抖;例如配合手機攝像頭使用,沒有陀螺儀的手機拍照時容易抖動。

3、各種遊戲傳感器;比如飛行遊戲,體育類遊戲,第一視角類射擊遊戲,陀螺儀完整監測遊戲者手的位移,從而實現各種遊戲操作效果。

4、平衡車和電動獨輪車的應用。

5、其他工程測量上的應用,如隧道中心線測量,日影計算所需的真北測定。



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物體在運動時要想達到平穩、就得掌握一定的平衡度,這個原理就是物理反應。


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轉動體的轉動慣性在無外合力作用下,慣量保持不變而使然。基於其方向不變性,用於導航、穩定的方向調整。


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