陀螺儀傳感器概述

對于不熟悉這類產(chǎn)品的人來說，陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統(tǒng)。在假想的平面上揮動鼠標(biāo)，屏幕上的光標(biāo)就會跟著移動，并可以繞著鏈接畫圈和點擊按鍵。當(dāng)你正在演講或離開桌子時，這些操作都能夠很方便地實現(xiàn)。 陀螺儀傳感器原本是運用到直升機(jī)模型上的，已經(jīng)被廣泛運用于手機(jī)這類移動便攜設(shè)備上(IPHONE的三軸陀螺儀技術(shù))。

陀螺儀傳感器原理

陀螺儀的原理就是，一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據(jù)這個道理，用它來保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。我們騎自行車其實也是利用了這個原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因為車軸有一股保持水平的力量?，F(xiàn)代陀螺儀可以精確地確定運動物體的方位的儀器，它在現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要部分有機(jī)械式的陀螺儀，而機(jī)械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高。70年代提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想，到八十年代以后，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，工作可靠。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。光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外。

陀螺儀傳感器分類

根據(jù)框架的數(shù)目和支承的形式以及附件的性質(zhì)決定陀螺儀的類型有：

(一)、二自由度陀螺儀(只有一個框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有一個轉(zhuǎn)動自由度)。

根據(jù)二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質(zhì)，可以把這種陀螺儀分成三種類型：

1、積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);2、速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩);3、無約束陀螺(它僅有慣性反作用力矩);

除了機(jī)、電框架式陀螺儀以外，還出現(xiàn)了某些新型陀螺儀，如靜電式自由轉(zhuǎn)子陀螺儀，撓性陀螺儀，激光陀螺儀等。

(二)、三自由度陀螺儀(具有內(nèi)、外兩個框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有兩個轉(zhuǎn)動自由度。在沒有任何力矩裝置時，它就是一個自由陀螺儀)。

陀螺儀傳感器特性

首先陀螺儀傳感器最主要的特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動性。

我們可以從兒童玩的地陀螺中發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直，這就反映出陀螺運動時候的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學(xué)的一個分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動力學(xué)特性。可以說陀螺儀傳感器是一個簡單易用的基于自由空間移動和手勢的定位和控制系統(tǒng)。

陀螺儀傳感器基本部件

從力學(xué)的觀點近似的分析陀螺的運動時，可以把它看成是一個剛體，剛體上有一個方向支點，而陀螺可以繞著這個支點作三個自由度的轉(zhuǎn)動，所以陀螺的運動是屬于剛體繞一個定點的轉(zhuǎn)動運動。更確切地說，一個繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上，使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動的自由度，這種裝置的總體叫做陀螺儀。

陀螺儀的基本部件有：

(1)陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動方法來使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，并見其轉(zhuǎn)速近似為常值);

(2)內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán)，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動自由度的結(jié)構(gòu));

(3)附件(是指力矩馬達(dá)、信號傳感器等)。

陀螺儀傳感器應(yīng)用

1、國防工業(yè)

陀螺儀傳感器原本是運用到直升機(jī)模型上的，而它已經(jīng)被廣泛運用于手機(jī)這類移動便攜設(shè)備上，不僅僅如此現(xiàn)代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器，所以陀螺儀傳感器是現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)應(yīng)用中的必不可少的控制裝置。陀螺儀傳感器是法國的物理學(xué)家萊昂·傅科在研究地球自轉(zhuǎn)時命名的，到如今一直是航空和航海上航行姿態(tài)及速率等最方便實用的參考儀表。

2、開門報警器

陀螺儀傳感器新的應(yīng)用：測量開門的角度，當(dāng)門被打開一個角度后，發(fā)出報警聲，或者結(jié)合GPRS模塊發(fā)送短信以提醒門被打開了。另外，陀螺儀傳感器集成了加速度傳感器的功能，當(dāng)門被打開的瞬間，將產(chǎn)生一定的加速度值，陀螺儀傳感器將會測量到這個加速度值，達(dá)到預(yù)設(shè)的門檻值后，將發(fā)出報警聲，或者結(jié)合GPRS模塊發(fā)送短信以提醒門被打開了。報警器內(nèi)還可以集成雷達(dá)感應(yīng)測量功能，主要有人進(jìn)入房間內(nèi)移動時就會被雷達(dá)測量到。雙重保險提醒防盜，可靠性高，誤報率低，非常適合重要場合的防盜報警。

陀螺儀傳感器發(fā)展方向

現(xiàn)代陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對一個國家的工業(yè)，國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年科學(xué)家提出了現(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。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。和光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外，還有現(xiàn)代集成式的振動陀螺儀，集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度，體積更小，也是現(xiàn)代陀螺儀的一個重要的發(fā)展方向。