陀螺仪到底可以干什么,陀螺仪用处大吗

首页 > 科技 > 作者:YD1662024-05-10 02:39:36

在古代中国,可以追溯到公元前500年,一种模仿蜻蜓的有趣的玩具叫“竹蜻蜓”。这种玩具很受孩子们的欢迎。当他们用手摩擦这个玩具时,它就飞到空中去了。孩子们做了个有趣的实验,看谁的竹蜻蜓飞得最远,飞得最高。竹蜻蜓是一种较早的陀螺仪,已有2500多年的历史。但是“陀螺仪”这个名字直到19世纪中叶才出现。陀螺仪是由一位法国物理学家Jean-Bernard-Léon福柯发明的,他将两个希腊词根结合在一起,将自己的实验仪器命名为地球自转观测仪器: gyros意为“旋转”,skopeein意为“看到”。在他证明地球自转的实验中,他发现陀螺仪可以保持它们在空间中的原始方向,不管地球自转。这种独特的优点制造的陀螺仪是完美的传感器,以检测和测量旋转物体的角速度,车辆偏离其期望的方向。自此,陀螺仪被广泛应用于自主导航系统中。

根据《大英百科全书》,第一个可用的陀螺罗盘是由德国发明家H. Anschütz-Kaempfe在1908年发明的。它的发明是为了在潜水器中使用。然后,在1909年,美国发明家埃尔默·A·斯佩里发明了第一个自动驾驶仪。它由陀螺仪组成,用来测量飞机的旋转速度。通过收集这些信息,陀螺仪可以帮助稳定飞机的飞行。1916年,陀螺仪被一家德国公司用于一艘丹麦客船的辅助驾驶。此后,陀螺仪在姿态控制和导航系统中越来越受欢迎。

陀螺仪的工作原理

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陀螺仪的原理是旋转物体的旋转轴在不受外力影响的情况下,其方向不会改变。根据这个原因,人们用它来保持方向。然后采用多种方法读取轴所指示的方向,并将数据信号自动传输到控制系统。我们骑自行车就利用了这一原则。车轮转得越快,越不容易,因为轮轴有维持水平的力。现代陀螺仪能够准确地确定运动物体的位置,在现代航空、导航、航天和国防工业中得到广泛的应用。常规惯性陀螺仪的主要部件是机械陀螺仪,而机械陀螺仪对工艺结构要求较高。70年代,现代光纤陀螺仪的基本思想被提出。80年代以后,光纤陀螺仪得到了迅速的发展,激光谐振陀螺仪也取得了很大的进步。光纤陀螺仪具有结构紧凑、灵敏度高、工作可靠等优点。在许多领域,光纤陀螺仪已经完全取代了传统的机械陀螺仪,成为现代导航仪器的关键部件。

对这种现象的解释很难直观地理解。它们对抗重力的能力是角动量的产物,角动量受到圆盘上扭矩的影响,就像重力一样,使旋转的圆盘或车轮产生陀螺进动。

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这种现象也被称为陀螺仪运动或陀螺仪力,它已经被证明对我们人类非常有用。这些术语指的是旋转物体(不仅仅是陀螺仪)保持其旋转方向的趋势。

因此,旋转的物体具有角动量,如前所述,这必须是守恒的。正因为如此,旋转的物体倾向于抵制其旋转轴的任何变化,因为方向的变化将导致角动量的变化。

进动的另一个例子也发生在地球上。正如你所知,地球的旋转轴实际上与垂直方向有一定的夹角,由于垂直方向的夹角,当旋转轴旋转时,垂直方向绕着一个圆。

虽然与本文无关,但地球奇怪倾斜的原因实际上非常有趣。

正如牛顿第二定律所预测的那样,圆盘或车轮旋转得越快,这种效应就越强。这对任何具有基本物理知识的人来说都是显而易见的。

它们似乎抵抗重力的主要原因是施加在旋转圆盘上的有效扭矩对其角动量矢量的影响。重力对旋转盘平面的影响导致旋转轴“偏转”。

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这导致整个旋转轴在重力的影响和它自己的角动量矢量之间找到一个“中间地带”。现在,请记住,陀螺仪装置是被一些东西阻止的,比如你的手,框架/框架,或者桌子,阻止它向重心下落的。

现在,考虑到陀螺仪被某种东西阻止,不让它向重心下落的事实,这导致了我们在这些设备中看到的令人着迷的特性。

陀螺仪与加速计: 两者的区别是什么?

为了全面回答这个问题,我们需要评估每种设备的工作方式。既然我们已经在上面详细介绍了陀螺仪,让我们看看什么是加速计以及它是如何工作的。

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