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陀螺仪——人类航空航海事业的助推利器的发展

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            人类的发展是伴随着人类对外界事物的认知而不断深入的。在对外界漫长的认知过程中,我们从陆地的扩展到近代海洋的远航,再到现在人类对天空和外部空间的探索。如同指南针在迷雾中指示方向一样重要,陀螺仪的应用和发展对航海事业以及航空航天事业发挥了巨大的作用。接下来分享下自己对陀螺仪的一些相关认知和查阅到的一些相关和大家分享下。

         1.陀螺仪的基本原理

         一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向,制造出来的东西就叫陀螺仪。陀螺仪在工作时要给它一个力,使它快速旋转起来,一般能达到每分钟几十万转,可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。

          2.用途

      陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从第一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,但直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪最主要的基本特性是它的稳定性和进动性。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映了陀螺的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性。

      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。

        3发展

     随着科技水平的不断发展的和提高,特别是结合近代的微电子技术和MEMS技术使得陀螺仪的应用更加方便,应用领域也更加的广泛。接下来,举例来了解下ADI公司的陀螺仪产品。

例如其中的一款产品:

ADXRS800是一款角速率传感器(陀螺仪),主要用于汽车电子稳定控制、车辆滚动检测和其它高性能应用。它采用先进的差分四传感器设计,可抑制线性加速度的影响,能够在极其恶劣的冲击和振动环境中工作。

ADXRS800采用内部连续自测架构。机电系统的完整性通过以下方法来检查:对检测结构施加一个高频静电力,以便产生一个速率信号,将该速率信号与基带速率数据区分开来,并进行内部分析。

ADXRS800能够检测高达±300°/s的角速率。角速率数据以16位字的形式提供,作为32位SPI消息的一部分。

ADXRS800提供空腔塑封SOIC-16和SMT兼容垂直贴装两种封装,能够在3.3 V至5 V的宽电压范围内和−40°C至105°C的温度范围内工作。

应用

  • 电子稳定控制
  • 高性能平台稳定

相关的芯片资料可以从下边的连接下载

http://www.analog.com/zh/mems-sensors/gyroscopes/adxrs800/products/product.html

 

   相信在未来更先进的陀螺仪将会为人类所应用,为人类的发展发挥重要作用。