啥是陀螺儀?它用在智能手機上到底有什么作用?
說到陀螺儀有什么用,小編只能說,必不可缺吧!尤其是現在的智能終端已經大面積使用,之前因為成本較高,普遍用在飛機、航母及大型運作設備上,就用現在的智能手機來研究下陀螺儀吧,之后還會介紹清楚陀螺儀的特性,看完大家就能完全理解陀螺儀了。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201802/375710.htm1.現在智能手機上采用的陀螺儀是MEMS(微機電)陀螺儀,手機中陀螺儀的運用首先用在游戲的控制上,相比傳統(tǒng)重力感應器只能感應左右兩個維度的(多軸的重力感應是可以檢測到物體豎直方向的轉動,但角度難判斷)變化,陀螺儀通過對偏轉、傾斜等動作角速度的測量,可以實現用手控制游戲主角的視野和方向。
2.可以幫助手機攝像頭防抖。在我們按下快門時,陀螺儀測量出手機翻轉的角度,將手抖產生的偏差反饋給圖像處理器,用計算出的結果控制補償鏡片組,對鏡頭的抖動方向以及位移作出補償,實現更清晰的拍照效果。
3.能輔助GPS進行慣性導航。特別是在沒有GPS信號的隧道、橋梁或高樓附近,陀螺儀會測量運動的方向和速度,將速度乘以時間獲得運動的距離,實現精確定位導航,并能修正導航線路。
這就是手機陀螺儀的作用,有沒有覺得這手機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動性。
定軸性
定軸性很好理解,陀螺儀在高速旋轉過程中具有動量矩H,在不受外力矩作用時,自轉軸將相對慣性空間保持方向不變的特性。
進動性
進動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,內框能夠繞內框軸旋轉,中間是旋轉的陀螺和自轉軸。
進動性是指的這樣的現象:
在陀螺轉子高速轉動的情況下,如果按如圖所示用力作用于內框架,會使得外框架按如圖所示方向轉動,從而導致動量矩H(即自轉軸的方向)相應轉動?;蛘吡硗庖环N情況:
用力推動外框,使得內框架繞內框軸轉動。
類似于牛頓第三定律,當推動外框架或者內框架改變動量矩H的方向時,陀螺儀會產生反作用力矩,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。
陀螺儀的應用和總結
陀螺儀陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器,從第一臺真正實用的陀螺儀器問世以來已有大半個世紀,但直到現也,陀螺儀仍在吸引著人們對它進行研究,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)定性和進動性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現高速旋轉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。研究陀螺儀運動特性的理論是繞定點運動剛體動力學的一個分支,它以物體的慣性為基礎,研究旋轉物體的動力學特性。
陀螺儀器最早是用于航海導航,但隨著科學技術的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應用。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控制系統(tǒng)中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。根據需要,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,以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行,而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中,則直接利用這些信號完成航行體的姿態(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)定等等。作為精密測試儀器,陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。
總結:
陀螺儀在生活和軍事領域都有重要作用。小到手機,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用,是定軸性的體現。垂直陀螺儀給飛行器建立地垂線基準,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,從而提供有關姿態(tài)角的信息。當然,由于陀螺自身漂移和環(huán)境變化,需要修正裝置隨時校準修正。
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。
陀螺羅經是一種依靠陀螺儀指示真北的裝置。它利用地球自轉角速度和重力力矩的綜合作用,能夠使自轉軸自動尋找真北,而不需要依靠地磁場?,F在也有了長足的進步和發(fā)展。由此可見,陀螺儀器的應用范圍是相當廣泛的,它在現代化的國防建設和國民經濟建設中均占重要的地位。
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