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陀螺儀有什么用 陀螺儀的應(yīng)用實例

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摘要:陀螺儀是一種角運動檢測裝置,它的作用眾多,包括導(dǎo)航、穩(wěn)定、測量、平衡、游戲傳感、用作輸入設(shè)備等,在科學(xué)、技術(shù)、軍事等各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,比如隧道中心線測量、通視障礙時的方向角獲取、日影計算所需的真北測定、駕駛和領(lǐng)航儀表等。下面一起來了解一下陀螺儀有什么用以及陀螺儀的應(yīng)用實例吧。

一、陀螺儀是什么裝置

陀螺儀是用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置,其他原理制成的角運動檢測裝置,但起同樣功能的也稱陀螺儀。

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,剛體上有一個萬向支點,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。

二、陀螺儀有什么用

陀螺儀作為一種角運動檢測裝置,其應(yīng)用相當廣泛,陀螺儀的作用主要有:

1、導(dǎo)航

陀螺儀自被發(fā)明開始就用于導(dǎo)航,如果配合GPS,手機的導(dǎo)航定位能力將大大提升,如手機GPS定位導(dǎo)航、衛(wèi)星三軸陀螺儀定位等,陀螺儀不僅可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器,根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號。

2、穩(wěn)定

陀螺儀作為穩(wěn)定器,能使列車在單軌上行駛,能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺,能使安裝在飛機或衛(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)定,配合手機的攝像頭,在拍照時的維持圖像的穩(wěn)定,防止由于手的抖動對拍照質(zhì)量的影響等。

3、測量

作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。

4、平衡

平衡車之所以能平衡,離不開陀螺儀,現(xiàn)在的電動獨輪車里面的陀螺儀也是一個電子元器件了,平衡車是靠電機驅(qū)動的,采用陀螺儀與驅(qū)動電路控制保持不倒。

5、游戲傳感

陀螺儀在手機方面,應(yīng)用比較廣泛的還是作為游戲傳感器使用,比如飛行游戲,體育類游戲,甚至包括一些第一視角類射擊游戲,陀螺儀完整監(jiān)測游戲者手的位移,從而實現(xiàn)各種游戲操作效果。

6、用作輸入設(shè)備

陀螺儀相當于一個立體的鼠標,通過小幅度的傾斜,偏轉(zhuǎn)手機,實現(xiàn)菜單,目錄的選擇和操作的執(zhí)行。(比如前后傾斜手機,實現(xiàn)通訊錄條目的上下滾動;左右傾斜手機,實現(xiàn)瀏覽頁面的左右移動或者頁面的放大或縮小。)

三、陀螺儀的應(yīng)用實例

1、隧道中心線測量

在隧道等挖掘工程中,坑內(nèi)的中心線測量一般采用難以保證精度的長距離導(dǎo)線。特別是進行盾構(gòu)挖掘的情況,從立坑的短基準中心線出發(fā)必須有很高的測角精度和移站精度,測量中還要經(jīng)常進行地面和地下的對應(yīng)檢查,以確保測量的精度。特別是在密集的城市地區(qū),不可能進行過多的檢測作業(yè)而遇到困難。如果使用陀螺經(jīng)緯儀可以得到絕對高精度的方位基準,而且可減少耗費很高的檢測作業(yè)(檢查點最少),是一種效率很高的中心線測量方法。

2、通視障礙時的方向角獲取

當有通視障礙,不能從已知點取得方向角時,可以采用天文測量或陀螺經(jīng)緯儀測量的方法獲取方向角(根據(jù)建設(shè)省測量規(guī)范)。與天文測量比較,陀螺儀測量的方法有很多優(yōu)越性:對天氣的依賴少、云的多少無關(guān)、無須復(fù)雜的天文計算、在現(xiàn)場可以得到任意測線的方向角而容易計算閉合差。

3、日影計算所需的真北測定

在城市或近郊地區(qū)對高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請時,要附加日影圖。此日影圖是指,在冬至的真太陽時的8點到16點為基準,進行為了計算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測定。使用陀螺經(jīng)緯儀測量可以獲得不受天氣、時間影響的真北測量。

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陀螺儀 陀螺
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