陀螺儀有什么用_陀螺儀的特性圖解_陀螺儀的應(yīng)用

　　說到陀螺儀有什么用，小編只能說，必不可缺吧！尤其是現(xiàn)在的智能終端已經(jīng)大面積使用，之前因?yàn)槌杀据^高，普遍用在飛機(jī)、航母及大型運(yùn)作設(shè)備上，就用現(xiàn)在的智能手機(jī)來研究下陀螺儀吧，之后還會(huì)介紹清楚陀螺儀的特性，看完大家就能完全理解陀螺儀了。

　　1.現(xiàn)在智能手機(jī)上采用的陀螺儀是MEMS（微機(jī)電）陀螺儀，手機(jī)中陀螺儀的運(yùn)用首先用在游戲的控制上，相比傳統(tǒng)重力感應(yīng)器只能感應(yīng)左右兩個(gè)維度的（多軸的重力感應(yīng)是可以檢測到物體豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，但角度難判斷）變化，陀螺儀通過對(duì)偏轉(zhuǎn)、傾斜等動(dòng)作角速度的測量，可以實(shí)現(xiàn)用手控制游戲主角的視野和方向。

　　2.可以幫助手機(jī)攝像頭防抖。在我們按下快門時(shí)，陀螺儀測量出手機(jī)翻轉(zhuǎn)的角度，將手抖產(chǎn)生的偏差反饋給圖像處理器，用計(jì)算出的結(jié)果控制補(bǔ)償鏡片組，對(duì)鏡頭的抖動(dòng)方向以及位移作出補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)更清晰的拍照效果。

　　3.能輔助GPS進(jìn)行慣性導(dǎo)航。特別是在沒有GPS信號(hào)的隧道、橋梁或高樓附近，陀螺儀會(huì)測量運(yùn)動(dòng)的方向和速度，將速度乘以時(shí)間獲得運(yùn)動(dòng)的距離，實(shí)現(xiàn)精確定位導(dǎo)航，并能修正導(dǎo)航線路。

　　這就是手機(jī)陀螺儀的作用，有沒有覺得這手機(jī)陀螺儀很不可缺少呢？

　　陀螺儀的特性

　　接下來，我們用圖來說說陀螺儀的特性。

　　“陀螺儀”是敏感角位移的裝置，重要特性有定軸性和進(jìn)動(dòng)性。

　　定軸性

　　定軸性很好理解，陀螺儀在高速旋轉(zhuǎn)過程中具有動(dòng)量矩H，在不受外力矩作用時(shí)，自轉(zhuǎn)軸將相對(duì)慣性空間保持方向不變的特性。

　　進(jìn)動(dòng)性

　　進(jìn)動(dòng)性是二自由度陀螺儀里面的概念。二自由度陀螺儀模型如下：

　　外框能夠繞外框軸旋轉(zhuǎn)，內(nèi)框能夠繞內(nèi)框軸旋轉(zhuǎn)，中間是旋轉(zhuǎn)的陀螺和自轉(zhuǎn)軸。

　　進(jìn)動(dòng)性是指的這樣的現(xiàn)象：

　　在陀螺轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，如果按如圖所示用力作用于內(nèi)框架，會(huì)使得外框架按如圖所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致動(dòng)量矩H（即自轉(zhuǎn)軸的方向）相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘吡硗庖环N情況：

　　用力推動(dòng)外框，使得內(nèi)框架繞內(nèi)框軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　類似于牛頓第三定律，當(dāng)推動(dòng)外框架或者內(nèi)框架改變動(dòng)量矩H的方向時(shí)，陀螺儀會(huì)產(chǎn)生反作用力矩，其大小與外力矩相等，方向相反。這也是陀螺儀的基本特性之一。

　　陀螺儀的應(yīng)用和總結(jié)

　　陀螺儀陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器，從第一臺(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問世以來已有大半個(gè)世紀(jì)，但直到現(xiàn)也，陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)行研究，這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀最主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動(dòng)性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(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，這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運(yùn)動(dòng)特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)力學(xué)特性。

　　陀螺儀器最早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應(yīng)用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺，能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。
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? ? ? ? 總結(jié)：

　　陀螺儀在生活和軍事領(lǐng)域都有重要作用。小到手機(jī)，大到衛(wèi)星，都能見到它的身影。

　　飛行器姿態(tài)控制是陀螺特性的重要應(yīng)用，是定軸性的體現(xiàn)。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準(zhǔn)，道理很簡單，飛行器在空中飛行過程中，不管姿態(tài)如何改變，垂直陀螺儀始終指向垂直方向不變，從而提供有關(guān)姿態(tài)角的信息。當(dāng)然，由于陀螺自身漂移和環(huán)境變化，需要修正裝置隨時(shí)校準(zhǔn)修正。

　　同樣，水平陀螺儀指示水平方向，給飛行器的航向角修正提供信息。

　　陀螺羅經(jīng)是一種依靠陀螺儀指示真北的裝置。它利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力力矩的綜合作用，能夠使自轉(zhuǎn)軸自動(dòng)尋找真北，而不需要依靠地磁場?，F(xiàn)在也有了長足的進(jìn)步和發(fā)展。由此可見，陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的，它在現(xiàn)代化的國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。