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陀螺儀原理
角運動(dòng)檢測裝置
陀螺儀是用高速回轉體的動(dòng)量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉軸的一個(gè)或二個(gè)軸的角運動(dòng)檢測裝置。利用其他原理制成的角運動(dòng)檢測裝置起同樣功能的也稱(chēng)陀螺儀。
基本信息
| 中文名 | 陀螺儀原理 |
| 外文名 | gyroscope |
| 功能 | 導航、定位等系統 |
| 構成 |
現象解釋
陀螺儀原理
陀螺儀基本上就是運用物體高速旋轉時(shí)，角動(dòng)量很大，旋轉軸會(huì )一直穩定指向一個(gè)方向的性質(zhì)，所制造出來(lái)的定向儀器。不過(guò)它必須轉得夠快，或者慣量夠大(也可以說(shuō)是角動(dòng)量要夠大)。不然，只要一個(gè)很小的力矩，就會(huì )嚴重影響到它的穩定性。
工作原理
陀螺儀原理
而事實(shí)上，靜止與運動(dòng)的陀螺儀本身并無(wú)區別，如果靜止的陀螺儀本身絕對平衡的話(huà)，拋除外在因素陀螺儀是可以不依靠旋轉便能立定的。
而如果陀螺儀本身尺寸不平衡的話(huà)，在靜止下就會(huì )造成陀螺儀模型傾斜跌倒，因此不均衡的陀螺儀必然依靠旋轉來(lái)維持平衡。
陀螺儀本身與引力有關(guān)，因為引力的影響，不均衡的陀螺儀，重的一端將向下運行，而輕的一端向上。
在引力場(chǎng)中，重物下降的速度是需要時(shí)間的，物體墜落的速度遠遠慢于陀螺儀本身旋轉的速度時(shí)，將導致陀螺儀偏重點(diǎn)，在旋轉中不斷的改變陀螺儀自身的平衡，并形成一個(gè)向上旋轉的速度方向。
當然，如果陀螺儀偏重點(diǎn)太大，陀螺儀自身的左右互作用力也將失效！。
而在旋轉中，陀螺儀如果遇到外力導致，陀螺儀轉輪某點(diǎn)受力。陀螺儀會(huì )立刻傾斜，而陀螺儀受力點(diǎn)的勢能如果低于陀螺儀旋轉時(shí)速，這時(shí)受力點(diǎn)，會(huì )因為陀螺儀傾斜，在旋轉的推動(dòng)下，陀螺儀受力點(diǎn)將從斜下角，滑向斜上角。而在向斜上角運行時(shí)，陀螺儀受力點(diǎn)的勢能還在向下運行。這就導致陀螺儀到達斜上角時(shí)，受力點(diǎn)的剩余勢能將會(huì )將在位于斜上角時(shí)，勢能向下推動(dòng)。
而與受力點(diǎn)相反的直徑另一端，同樣具備了相應的勢能，這個(gè)勢能與受力點(diǎn)運動(dòng)方向相反，受力點(diǎn)向下，而它向上，且管這個(gè)點(diǎn)叫“聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)”。
當聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)旋轉180度，從斜上角到達斜下角，這時(shí)聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)，將陀螺儀向上拉動(dòng)。
在受力點(diǎn)與聯(lián)動(dòng)受力互作用力下，陀螺儀回歸平衡。
〖專(zhuān)業(yè)解釋〗我們不用一個(gè)完整的輪框，我們用四個(gè)質(zhì)點(diǎn)ABCD來(lái)表示邊上的區域，這個(gè)邊對于用圖來(lái)解釋陀螺儀的工作原理是很重要的。軸的底部被托住靜止但是能夠各個(gè)方向旋轉。當一個(gè)傾斜力作用在頂部的軸上的時(shí)候，質(zhì)點(diǎn)A向上運動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C則向下運動(dòng)，如其中的子圖1。因為陀螺儀是順時(shí)針旋轉，在旋轉90度角之后，質(zhì)點(diǎn)A將會(huì )到達質(zhì)點(diǎn)B的位置。CD兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的情況也是一樣的。子圖2中質(zhì)點(diǎn)A當處于如圖的90度位置的時(shí)候會(huì )繼續向上運動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C也繼續向下。AC質(zhì)點(diǎn)的組合將導致軸在子圖2所示的運動(dòng)平面內運動(dòng)。一個(gè)陀螺儀的軸在一個(gè)合適的角度上旋轉，在這種情況下，如果陀螺儀逆時(shí)針旋轉，軸將會(huì )在運動(dòng)平面上向左運動(dòng)。如果在順時(shí)針的情況中，傾斜力是一個(gè)推力而不是拉力的話(huà)，運動(dòng)將會(huì )向左發(fā)生。在子圖3中，當陀螺儀旋轉了另一個(gè)90度的時(shí)候，質(zhì)點(diǎn)C在質(zhì)點(diǎn)A受力之前的位置。C質(zhì)點(diǎn)的向下運動(dòng)受到了傾斜力的阻礙并且軸不能在傾斜力平面上運動(dòng)。傾斜力推軸的力量越大，當邊緣旋轉大約180度時(shí)，另一側的邊緣推動(dòng)軸向回運動(dòng)。
萬(wàn)向節陀螺儀
陀螺儀原理
各模上的陀螺儀
從上面我們可以看到，陀螺儀的關(guān)鍵是軸的不變性。這樣的特性，看起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，但能使用在許多不同的應用上。制導武器就是陀螺儀的最關(guān)鍵應用之一。在慣性制導中，陀螺儀是控制武器飛行姿態(tài)的重要部件，在劇烈變化的環(huán)境中，沒(méi)有精心設計的陀螺儀用來(lái)保證穩定性和準確性，再好的控制規律也無(wú)法命中目標。除了制導之外，陀螺儀還能夠應用在其他的尖端的科技上。比如說(shuō)，著(zhù)名的哈勃天文望遠鏡的3個(gè)遙感裝置中每個(gè)都裝有一個(gè)陀螺儀和一個(gè)備份。3個(gè)工作的陀螺儀是保證望遠鏡指向所必不可少的。
陀螺儀正是因為它的平衡的特性，已經(jīng)成為了飛行設備中關(guān)鍵的部件，從航模、制導武器、導彈、衛星、天文望遠鏡，無(wú)處沒(méi)有它的身影，陀螺儀默默的工作保證了這些飛行設備能按照指定的方式去工作。
應用實(shí)例
隧道中心線(xiàn)測量
陀螺儀原理
當有通視障礙，不能從已知點(diǎn)取得方向角時(shí)，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（根據建設省測量規范）。與天文測量比較，陀螺經(jīng)緯儀測量的方法有很多優(yōu)越性：對天氣的依賴(lài)少、云的多少無(wú)關(guān)、無(wú)須復雜的天文計算、在現場(chǎng)可以得到任意測線(xiàn)的方向角而容易計算閉合差。
日影計算所需的真北測定
在城市或近郊地區對高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請時(shí)，要附加日影圖。此日影圖是指，在冬至的真太陽(yáng)時(shí)的8點(diǎn)到16點(diǎn)為基準，進(jìn)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(shí)間影響的真北測量。
智能手機應用
1、陀螺儀自被發(fā)明開(kāi)始，就用于導航，先是德國人將其應用在V1、V2火箭上，因此，如果配合GPS，手機的導航能力將達到前所未有的水準。實(shí)際上，很多專(zhuān)業(yè)手持式GPS上也裝了陀螺儀，如果手機上安裝了相應的軟件，導航能力絕不亞于很多船舶、飛機上用的導航儀。還可以實(shí)現GPS的慣性導航：當汽車(chē)行駛到隧道或城市高大建筑物附近，沒(méi)有GPS訊號時(shí)，可以通過(guò)陀螺儀來(lái)測量汽車(chē)的偏航或直線(xiàn)運動(dòng)位移，從而繼續導航。
2、可以和手機上的攝像頭配合使用，比如防抖，在拍照時(shí)的維持圖像的穩定，防止由于手的抖動(dòng)對拍照質(zhì)量的影響。在按下快門(mén)時(shí)，記錄手的抖動(dòng)動(dòng)作，將手的抖動(dòng)反饋給圖像處理器，可以讓手機捕捉到更清晰穩定的畫(huà)面。
3、各類(lèi)游戲的傳感器，比如飛行游戲，體育類(lèi)游戲，甚至包括一些第一視角類(lèi)射擊游戲，陀螺儀完整監測游戲者手的位移，從而實(shí)現各種游戲操作效果。有關(guān)這點(diǎn)，想必用過(guò)任天堂WII的網(wǎng)友會(huì )有很深的感受。
4、可以用作輸入設備，陀螺儀相當于一個(gè)立體的鼠標，這個(gè)功能和第三大用途中的游戲傳感器很類(lèi)似，甚至可以認為是一種類(lèi)型。通過(guò)小幅度的傾斜，偏轉手機，實(shí)現菜單，目錄的選擇和操作的執行。（比如前后傾斜手機，實(shí)現通訊錄條目的上下滾動(dòng)；左右傾斜手機，實(shí)現瀏覽頁(yè)面的左右移動(dòng)或者頁(yè)面的放大或縮小。）
參考資料
[1]
工作原理與應用 - 陀螺儀是什么？ · 電子發(fā)燒友網(wǎng)[引用日期2018-12-10]
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#陀螺儀在直升機上的應用 #抖音小助手 #熱點(diǎn)小助手
應用實(shí)例
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拜什艾日克鎮位于阿瓦提縣北部，距縣城18千米，地形狹長(cháng)，東西寬18千米，南北長(cháng)27千米，東臨阿克蘇東大河，與阿克蘇市的哈拉塔鎮隔河相望，西靠塔木托拉克鎮，南接恒豐公司和巴格托拉克鎮，北與阿克蘇市的庫木巴什鄉接壤。
腦出血原發(fā)性非外傷性腦實(shí)質(zhì)內出血腦出血是指原發(fā)性非外傷性腦實(shí)質(zhì)內出血，也稱(chēng)自發(fā)性腦出血。最常見(jiàn)的病因是高血壓合并細、小動(dòng)脈硬化，其他病因包括腦動(dòng)靜脈畸形、動(dòng)脈瘤、血液病、梗死后出血、腦淀粉樣血管病、煙霧病、腦動(dòng)脈炎、抗凝或溶栓治療、瘤卒中等。腦出血常見(jiàn)于50歲以上病人，男性稍多于女性，寒冷季節發(fā)病率較高。一般無(wú)前驅癥狀，多在活動(dòng)中或情緒激動(dòng)時(shí)突然起病，發(fā)病后癥狀在數分鐘至數小時(shí)內達到高峰。血壓常明
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這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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