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最新的MEMS陀螺仪--HTG系列陀螺仪
产品详细介绍 最新的MEMS陀螺仪--HTG系列陀螺仪 MEMS陀螺仪HTG系列简介:最新的MEMS陀螺仪--HTG系列陀螺仪是用来测量角速率的固态传感器, 采用MEMS芯片,制造采用BIMOS生产工艺和载流焊工艺技术。HTG系列MEMS陀螺仪具有高可靠性和高封装坚固性;可用于惯性测量元件、高可靠性的汽车电子、导弹制导和控制、飞行器稳定控制、天线稳定、摄像、数码摄影、机器人等系统。 MEMS陀螺仪HTG系列性能参数:
陕西航天长城科技有限公司 2021-08-23
刚体陀螺实验装置
1 基本概念 陀螺仪( gyroscope)的原理就是,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。我们骑自行车 其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。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。在现实生活中,陀螺仪 发生的进动是在重力力矩的作用下发生的。 陀螺仪多用于导航、定位等系统,常用实例如手机GPS定位导航、卫星三轴陀螺仪定位。陀 螺仪基本上就是运用物体高速旋转时,角动量很大,旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质,所 制造出来的定向仪器。不过它必需转得够快,或者惯量够大(也可以说是角动量要够大)。不然, 只要一个很小的力矩,就会严重影响到它的稳定性。 2 陀螺发展历史 1850年法国的物理学家莱昂傅科( J.Foucault)为了研究地球自转,首先发现高速转动中的转 子( rotor),由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向,他用希腊字 gyro(旋转)和skopein (看)两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。 18世纪欧拉建立的动力学方程和欧拉运动学方程,为陀螺运动的理论奠定了基础。但是制造 出一个实用的陀螺却经历了长时间的探索。19世纪中期,随着钢制外壳船舶的出现,原来所用的 磁罗盘不再适用,因而用陀螺导航的要求日益迫切。在第一次世界大战中,美国海军制成了陀螺 导航仪,并很快被其他国家所采用。随着航海和航空事业的发展,陀螺仪已成为不可缺少的精密 导航仪器。20世纪初出现了飞机的陀螺稳定器和自动驾驶仪。但直到1940年后,陀螺罗盘才完全 代替了磁罗盘,1950年出现了惯性导航系统。 不论制造得多么精密的陀螺,要完全消除轴承的摩擦力并使质心和支点重合是不可能的,因 而就会产生外加干扰力矩的作用,引起陀螺转子自转轴的缓慢进动,称为陀螺漂移。这时的进动 角速度称为漂移角速度。陀螺漂移角速度的大小是衡量陀螺精度高低的标志。为最大限度地减少 漂移,近代陀螺的研究课题主要是如何实现无干扰力矩的支承。主要途径是用电场力来代替支架, 实现无支承悬浮。如果转子是个标准的球形,则电场力通过其中心,从而实现无摩擦的悬浮。另刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel:54170805 Fax:54170905 共 7 页 / 第 2 页 一个途径是用磁场力来实现转子的悬浮,但要求转子必须是用超导体制造的,才能使磁力线垂直 于球形转子的表面且不穿透它的表面。这就是近代电陀螺和磁陀螺的基本设想。 3 刚体陀螺仪结构 从力学的观点近似的分析陀螺的运动时,可以把它看成是一个刚体,刚体上有一个万向支点, 而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动,所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运 动。更确切地说,一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上,使陀螺 的自转轴有角转动的自由度,这种装置的总体叫做陀螺仪。 图1 陀螺仪结构 陀螺仪的基本部件有: 1) 陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴 高速旋转,并见其转速近似为常值); 2) 内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构); 3) 附件(是指力矩马达、信号传感器、控制器等)。 4 陀螺仪工作原理 陀螺仪,是一个圆形的中轴的结合体。而事实上,静止与运动的陀螺仪本身并无区别,如果 静止的陀螺仪本身绝对平衡的话,抛除外在因素陀螺仪是可以不依靠旋转便能立定的。而如果陀 螺仪本身尺寸不平衡的话,在静止下就会造成陀螺仪模型倾斜跌倒,因此不均衡的陀螺仪必然依 靠旋转来维持平衡。刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel:54170805 Fax:54170905 共 7 页 / 第 3 页 陀螺仪本身与引力有关,因为引力的影响,不均衡的陀螺仪,重的一端将向下运行,而轻的 一端向上。在引力场中,重物下降的速度是需要时间的,物体坠落的速度远远慢于陀螺仪本身旋 转的速度时,将导致陀螺仪偏重点,在旋转中不断的改变陀螺仪自身的平衡,并形成一个向上旋 转的速度方向。当然,如果陀螺仪偏重点太大,陀螺仪自身的左右互作用力也将失效!。 而在旋转中,陀螺仪如果遇到外力导致,陀螺仪转轮某点受力。陀螺仪会立刻倾斜,而陀螺 仪受力点的势能如果低于陀螺仪旋转时速,这时受力点,会因为陀螺仪倾斜,在旋转的推动下, 陀螺仪受力点将从斜下角,滑向斜上角。而在向斜上角运行时,陀螺仪受力点的势能还在向下运 行。这就导致陀螺仪到达斜上角时,受力点的剩余势能将会将在位于斜上角时,势能向下推动。 而与受力点相反的直径另一端,同样具备了相应的势能,这个势能与受力点运动方向相反, 受力点向下,而它向上,且管这个点叫“联动受力点”。当联动受力点旋转180度,从斜上角到达 斜下角,这时联动受力点,将陀螺仪向上拉动。在受力点与联动受力互作用力下,陀螺仪回归平 衡。 5 实验原理 陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位,是由于它的两个基本特性:一为定轴性( inertia or rigidity),另一是进动性( precession),这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。 5.1 定轴性 当三自由度陀螺转子高速旋转后,若不受外力矩的作用,不管基座如何转动,支撑在万向支 架上的 陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变,这种特性叫“定轴性”。如果我们以地球为基准, 则可以认为三自由度陀螺相对于地球运动,这种运动称为陀螺的假视运动或视在运动。视在运动 是陀螺稳定性的表现。 其惯性随以下的物理量而改变: 1)转子质量愈大,转动惯量I愈大; 2)转子旋转半径愈大,转动惯量I愈大; 3)转子旋转速度愈高,转动惯量I愈大; 5.2 进动性刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel:54170805 Fax:54170905 共 7 页 / 第 4 页 在运转中的陀螺仪,如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上,则旋转轴并不沿施力方向运 动,而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动,此现象即是进动性。 进动性的大小也有三个影响的因素: 1)外界作用力愈大,其进动性也愈大; 2)转子的质量惯性矩(moment of inertia)愈大,进动性愈小; 3)转子的角速度愈大,进动性愈小; 而进动方向可根据进动性原理取决于施力方向及转子旋转方向。 6 实验系统性能 1)刚体陀螺仪  尺寸:200*200*200mm  重量: 1.6Kg 2)转子电机:直流无刷电机(双电机结构); 3)电机转速:0~6000r/min(可调); 4)电源  电压:DC +12V  电流:3A 7 实验系统特点 1)采用三自由度刚体陀螺结构,可进行完善的陀螺实验及演示;刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel:54170805 Fax:54170905 共 7 页 / 第 5 页 2)转子电机采用高速无刷电机,转速平稳,寿命长; 3)转子采用双电机结构,保障了转子的对称性,并加大了转子驱动力矩,启动速度快; 4)配置有专用控制器,可以完成转子转速控制,方便实验; 8 实验操作 将刚体陀螺仪器平放在桌面上,仪器周转保留一定空间。 1)接通电源,打开开关; 2)设置转子转速:大、中、小; 3)启动陀螺,观察陀螺转子转速是否已经稳定; 4)定轴性实验 当三自由度陀螺转子高速旋转后,若不受外力矩的作用,不管基座如何转动,支撑在万向支 架上的陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变,这种特性叫“定轴性”。 当陀螺转子高速旋转稳定后,手持基座分别绕刚体陀螺三个轴转动,观测刚体陀螺仪转子轴 的指向的变化。 分别改变转子转速大中小,观测陀螺转子轴的变化。 5)进动性实验 进动性是三自由度陀螺仪的一个基本特性。陀螺仪绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动, 叫做进动,其转动角速度叫做进动角速度。 进动角速度的方向取决于转子动量矩H和外力矩M的方向。外加力矩沿陀螺自转方向转动 90°即为进动角速度( )矢量方向。或者用右手定则记忆:从动量矩H沿最短路径握向外力矩M的 右手旋进方向,即为进动角速度方向。 通过控制器可改变转子飞轮正反转、转速,从而控制动量矩H的方向和大小,通过内框两侧 不同一侧加挂已知重量砝码,改变外力矩M的大小和方向,动量矩H为转子转动惯量和转速的乘 积,方向符合右手定则 进动角速度计算公式:ω=M/H sinθ 当θ=90°时,sinθ=1,所以 ω=M/H =M/Iωr 6)关闭电源,断开开关;刚体陀螺实验系统 GT300-3DT-ED 上海紫航电子科技有限公司 Tel:54170805 Fax:54170905 共 7 页 / 第 6 页 7)撤收仪器设备。 9 适用课程 惯性传感器原理、惯性导航原理、导航制导与控制、飞行控制原理、无人机实训实验、基础 力学、刚体力学、陀螺力学、理论力学、新型传感器原理及应用等。 10 注意事项 1)陀螺飞轮高速旋转时,不可用手触摸或试图阻止其转转; 2)实验系统工作时,尤其是陀螺转子处于高速旋状态下,必须有人在场; 3)刚体陀螺仪属于精密机械结构,操作中应当轻拿轻放,以免损坏设备。
上海紫航电子科技有限公司 2022-06-20
VG910 VG910H VG910F VG910D光纤陀螺仪
产品详细介绍 VG910 VG910H VG910F VG910D光纤陀螺仪 VG910系列光纤陀螺仪简介:光纤陀螺仪VG910、VG910H、VG910F和数字光纤陀螺仪VG910D以量程宽,响应快,灵敏度高,模拟和数字输出,坚固可靠,不受电磁,震动影响等优点,而成为稳定控制,高精度角速度测量的首选应用陀螺仪。    VG910系列光纤陀螺仪技术参数:     
陕西航天长城科技有限公司 2021-08-23
一种微型陀螺仪
本发明公开了一种磁流体检测原理的微型陀螺仪,由驱动层、结构层和检测层三者键合而成。驱动层上包含两个微型电加热器,分别位于结构层上对应的封闭腔体中,两封闭腔体分别与结构层上的微流通道和分流通道相连,并被导电流体隔断,两微型电加热器交替加热封闭腔体中的气体,导致两封闭腔体的压力交替增大,实现导电流体在微流通道和分流通道之间周期往复运动,两对称布置的分流通道流量差包含角速度信息,通过磁流体原理检测两分流通道流量差,从而获得角速度信息。本发明结构简单,不存在活动和振动部件,寿命长,灵敏度和分辨率高,采用微加
华中科技大学 2021-04-14
光纤激光与光纤传感技术
光纤激光器和放大器是当前国际上激光领域的研究热点,也是我们的一个重要研究方向。光纤激光器和放大器是现代光通信的产物,是随着光纤及通信技术的发展而崛起的一门崭新技术。由于光纤激光器件与传统的固体激光器件相比,具有低阈值、高效率,稳定性和耐热性能好,结构简单紧凑、重量轻,容易实现、性能价格比高,易于小型化、易于维护等明显优势,它已广泛应用于光通信、工业加工、军事和国防、激光医疗、光纤传感、微波产生等诸多领域。 密集波分复用(DWDM)、光纤入户中有线电视(CATV)网络以
南开大学 2021-04-14
钟形振子式角速率陀螺(产品)
成果简介: 陀螺是实现角速率测量的核心关键部件。在隧道挖掘、矿山开采、地下管线铺设及制导弹药等领域,载体(钻头或弹丸)运动过程中存在高过载、高速、高 旋等恶劣环境条件,现有各类陀螺无法满足 10000g以上高过载角速率直接测量 需求,迫切需要抗高过载、大量程、结构简单的新一代陀螺。 本成果的钟形振子式角速率陀螺可实现过载大于 10000g条件下角速率直接 测量。成果突破了隧道挖掘、制导弹药等领域高动态角速率直接测量的技术瓶颈
北京理工大学 2021-04-14
SHT-3型陀螺寻北仪
产品详细介绍 SHT-3型陀螺寻北仪 SHT-3型陀螺寻北仪简介:SHT-3型陀螺寻北仪体积更小,重量更轻,方便携带,适合根据不同场景变化进行测量。SHT-3型陀螺寻北仪由高精度双轴动力调谐陀螺通过测量地球自转角速度,自主确定所附载体的真北方向值,寻北仪不受外界磁场或其它环境的干扰和影响。SHT-3型陀螺寻北仪也可以结合加速度进行水平角度的测量和修正。 SHT-3型陀螺寻北仪主要应用:雷达,天线,军用车辆,初始对准,方向控制。 SHT-3型陀螺寻北仪技术指标:
陕西航天长城科技有限公司 2021-08-23
微型陀螺测量系统MIN-900-2
产品详细介绍 IMU微型陀螺测量系统MIN-900-2 微型陀螺测量系统MIN-900-2简介: IMU微型陀螺测量系统MIN-900-2 结合了三个方向角速率陀螺仪,三向加速度计,三轴磁强计,混合运算器, 16bit 模数转换, 微控制器等,通过创新性的算法,无论在静态和动态都能给出精确的方向和姿态。操作在三轴360 度的运动状态,提供姿态的Euler角。 微型陀螺测量系统MIN-900-2原理: MIN-900-2 利用三轴陀螺跟踪系统动态的角度,三轴的加速度计和磁场计跟踪静态的角度,而内置的处理器及控制器,通过滤波和算法,输出实时的角度(无论是在静态还是动态),这就提供了快的响应,当在振动和快速的运动状态下也没有漂移。稳定的输出通过容易使用的数字格式提供. 微型陀螺测量系统MIN-900-2性能参数:
陕西航天长城科技有限公司 2021-08-23
抗高过载微机械陀螺仪研究
惯性制导系统在制导炮弹中有着极其重要的作用,其中,微机械陀螺仪作为惯性制导系统的核心器件,其抗高过载能力直接制约着惯性制导系统在抗高过载环境中的应用。首先,对炮射膛内高过载环境进行了建模和量化,概括了微机械陀螺结构的高过载失效机理。其次,结合国内外相关机构公开发表的研究成果,从微机械陀螺仪的抗高过载特性的角度出发,介绍了不同测控方式、不同结构形式、不同结构材料、不同工作原理的微机械陀螺仪的抗冲击能力。最后,对相关报道和论文进行了总结和归纳,提出应从驱动-检测方式、合理的吸能释能结构配置、工作原理、新型结构材料、多级系统缓冲等方面设计和改进高过载微机械陀螺结构,以提高陀螺的抗高过载能力。从面向制导炮弹的应用背景出发,通过对膛内过载环境的量化分析,提出了弹载惯性制导系统中高过载微机械陀螺高过载能力的需求,并在此基础上,对微机械陀螺仪的失效机制进行了归纳和分析。结合国内外相关机构在抗高过载微机械陀螺方面的研究,总结归纳了不同测控原理、不同工作方式、不同结构形式的微机械陀螺仪的抗冲击能力。但目前并未出现任何在高过载(炮击)环境前后微机械陀螺参数未发生变化的报道,说明抗高过载微机械陀螺仪方面的研究工作还需要进一步深入开展,本文认为提高微机械陀螺仪抗高过载特性可从以下5个方面进行改进。 1)采用其他驱动-检测方式代替梳齿电容方式梳齿电容在过载时容易发生断裂和结构吸合以致陀螺结构失效,可采用电磁、磁阻效应等检测原理替代梳齿电容检测方式。 2)采用四波腹振型模态等工作方式代替线振动工作方式 实验数据表明,四波腹振型模态工作方式在高过载状态下性能退化现象优于线振动工作方式的陀螺结构,尤其是在其全角工作模式下,通过四波腹相位信息反映输入角度,相位信息对冲击造成的线位移几乎不敏感。3)采用合理的吸能和释能机构在现有结构中增加合理的吸能和释能机构以吸收和释放由于高过载产生的应力和能量以保护结构。4)采用碳化硅等新材料代替硅材料充分利用碳化硅等新型抗高过载性能好的材料替代硅材料,达到提升高过载特性的目的。5)采用多级抗过载防护技术提高陀螺整体抗过载能力可在 MIMU 外壳、陀螺外壳、陀螺结构外壳、陀螺结构基底等多个环节进行抗过载处理,分级吸收冲击应力波,最终提高陀螺整机抗过载能力。随着新原理和新材料的不断成熟和应用,高过载环境将不再成为微机械陀螺的禁区,如何能够降低成本和体积、提高产量和标定效率、与 MIMU 集成将是抗高过载微机械陀螺在下一阶段中亟待解决的问题。
中北大学 2021-04-11
微机械陀螺仪CRG20-02
产品详细介绍 微机械陀螺仪CRG20-02 微机械陀螺仪CRG20-02简介:微机械陀螺仪CRG20系列是一种用来测量运动物体角速度的微型惯性器件,一种新的低成本的微型陀螺仪,适合大批量的应用。该系列产品使用了硅环MEMS技术,在剧烈冲击和震动条件下仍能保持卓越的性能,如果使用石英陀螺,引擎运动时往往会带来很多问题,CRG20则不会受到影响,在船板上其他相同类型的汽笛声使陀螺产生共振而引起的错误,使用CRG20则消除了这样的问题。还有一些品牌的陀螺因为温度漂移大和不规律性而很难实现补偿,CRG20温漂小并具有良好的重复性,用户可以很容易解决该问题。在机器人里使用光纤陀螺所带来的成本高和体积等问题,因为有了CRG20的替代也会轻松解决。 微机械陀螺仪CRG20-02特点:1、独有的COS2θ硅环MEMS技术2、全数字闭环控制3、全温范围内工作,性能稳定,漂移很小,无须温补和校准4、内置温度传感器5、具有SPI和模拟速率输出两种方式6、数字分辨率0.03125°/s7、角度随机游走系数很小,0.3°/rt hr8、抗振动、冲击能力强9、两路辅助的ADC输入10、测量范围:±75°/s和±300°/s可选11、敏感极性:顺时针旋转,输出为正12、体积小:9.5mm*9mm*3.44mm,LCC36 陶瓷封装 微机械陀螺仪CRG20-02应用:应用于:1、平台稳定系统、仪器设备; 2、IMU、导航系统、自适应巡航控制系统;3、机器人;4、汽车ESC、汽车防侧翻、GPS组合;5、摄像稳定等 微机械陀螺仪CRG20-02参数:
陕西航天长城科技有限公司 2021-08-23
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