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。

轴系部件拆装与分析实验是针对轴系结构开设的实验。实验分组进行，每组2人，课内4学时。为使学生了解并掌握更多不同类型的轴系结构形式，实验中为学生提供12种不同结构形式的方案，配有相关零部件实验箱。学生自行选择方案，按所选方案自行组装，然后画出轴系部件结构草图并进行测绘。每个环节指导教师逐一进行检查，实验课结束前指导教师在草图上签字。课后按要求做实验报告，并画正规轴系部件结构图一张。该实验为学生完成轴系部件设计大作业和课程设计奠定了良好基础。该实验装置2009年获黑龙江省教学成果二等奖。

本实用新型公开了一种用于机匣包容试验的叶片非接触式局部快速加热定速飞断试验装置。在叶片一侧的端面安装非接触式的感应加热线圈，在叶片另一侧预制裂纹，当试验转子加速旋转至目标转速稳定旋转后，启动控制设备，叶片削弱部位局部区域温度快速升高，叶片抗拉极限强度下降，在离心力的作用下叶片断裂飞出。此方法转速控制精确度高、可靠性好、加热时间短、操作简单，试验精度高、试验周期和成本低。叶片感应加热飞断装置包括感应加热控制设备、高频率感应线圈、绝缘固定支架、冷却水管、电源线、中转端口和红外测温仪等，处于高速旋转状态下的叶片感应加热区域的表面温度监测通过红外测温仪实现。

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产品规格：≥1200mm*4000mm 产品特点： 1.独家设计 2.设有智能感应器控制盒，操作便捷。将黑板与电子光源的控制统一化，黑板“闭”→光源“亮”，黑板“开”→光源“灭”。 3.解决了录播行业的板书光源难题，拥有板面补光系统，避免了光源落差造成的摄像光源问题。 4.保护学生视力，缓解视觉疲劳，根据学生视觉感受可调节光源强度，从而起到预防近视的作用。 5.设计有LED照明系统，以及LED黑板照明控制器，照明度可达到800Lux，灯光亮度可调节。分：外置式 和内嵌式 面板材质：绿板/米黄板/白板/钨金板/搪瓷板

本发明公开了一种多级电位补偿装置及失超检测装置，包括感 应线圈、补偿线圈，位于补偿线圈两端的接线柱以及位于补偿线圈上 的多个分接头；分接头可沿着补偿线圈的表面滑动，在补偿线圈的表 面与分接头接触的部分可导电；感应线圈通过接线柱与补偿线圈并联 连接；感应线圈与超导磁体同心放置，用于感应超导磁体中的感应电压；补偿线圈将感应电压通过多个分接头分配并调节大小，实现对超 导磁体感应电压的补偿。本发明可以消除超导磁体中感应电压在失超 检测过程中对电压信号检测的影响，避免失超保护装置的误判；同时 该装置制作安装简

本实用新型公开了一种组装式草坪渗灌网，由渗灌毛管、管接头组成，在渗灌毛管上开有渗头，渗灌毛管之间用管接头连接。渗灌毛管与管接头之间为螺纹连接或卡扣连接或粘接。渗灌毛管上所开渗头的数量为1个或2个或多个。本实用新型的组装式草坪渗灌网，主要部件为单个的渗灌毛管，由管接头连接成网络，通过不同的管接头可以任意调整整个渗灌网络的形状和覆盖面积，使用过程中受草坪地形的限制大大减小，可以铺设在普通灌溉系统不能铺设的边角地形中，大大增加了渗灌系统的可使用面积，节约大量用水

郭佑民教授团队利用AI技术为新冠肺炎的影像诊断“赋能”。依托专家训练，人工智能结合传统的计算机视觉技术，对新冠肺炎患者肺部病变区域进行分割、计算，可以同时获取病变区域的体积、密度、磨玻璃成分等定量参数，尤其是对于患者随访的数据，可以实时进行图相配准，精准定位病灶位置、大小，方便比较病变的消长。

该成果开发连接智能手机/移动设备使用的纳米孔仪器SmidgIon。可以通过充电接口和耳机接口与智能手机或其他移动设备连接，运行4-5小时。具备广泛的应用领域，包括疾病爆发中的冠状病毒病原体监测，分析环境样本或者农业样本，对于野生动植物或木材进行实时物种鉴定,病毒宿主鉴定。建立基于测序技术和基因组学技术的健康管理多个应用场景。使用深度学习实现。其中有关测序技术平台的研发，团队研制的PDX2000高通量测序仪样机在华大运行，进行了炎黄1号基因组、唐氏综合症产前样本等高通量测序，以及生物信息分析等研究。相关成果在Lab on a Chip、Analytica Chimica ACTA、Analyst等期刊上发表，获国家发明专利授权14项和软件著作权授权1项，相关研究成果已实现企业转化。最小型化的二代测序仪仅仅实现了桌面化，体积远远大于手机配件化的三代测序仪。未来固态纳米孔（硅基、玻璃基、碳基）便携式测序仪将与手机融为一体，成为像镜头一样的手机标配部件（生物孔本质是蛋白质，需要冷藏，保质期短）。二代测序的典型场景是医院临检中心、测序公司、第三方检测中心，需要实验室场地、人员、分析软硬件等设施。三代纳米孔测序应用场景是任何人（人数以亿计的大众消费级），任何地点（任何可以使用手机的地方），任何时候（5G-边缘计算实现实时），对任何生物（所有生物包括人的最基本生物信息是DNA和RNA和它们的修饰）进行测序。

 闭式冷却塔是一种在间壁式换热器外喷淋水并且强制通风，主要通过喷淋水的蒸发和与空气的显热交换，强化间壁式换热器内的被冷却流体向空气散热的冷却设备。因此，闭塔的换热模型有两个过程，一是管内流体被管外喷淋水冷却，换热驱动力为温差，管的作用为间壁式换热器；二是喷淋水与空气换热，换热驱动力为空气中水蒸汽的分压差，管外壁的作用相当于开塔的填料。需要多少管数，取决于管表面上所形成的喷淋水膜向空气的散热与同一面积下管内流体向管外喷淋水传热之间的热平衡。如在喷淋水循环过程中加入一个喷淋水在填料中的预冷却过程，可使所需管数大为减少，从而有效地节省了塔的成本，突破了闭塔价格居高不下的局面，在整个工艺系统的综合技术经济性上增强了闭塔相对于开塔的优势。当被冷却流体的进出口温差不大，而且出口温度与空气的湿球温度也比较接近时，采用预冷却的效果更为明显，因为这时管内外温差小成为影响换热的主要因素，预冷却的实质是通过扩大管外蒸发面积以降低喷淋水温度，从而增加管内外温差。 本项目组研发的闭式冷却塔有逆流、横流等多种形式，所需铜管表面积均不大于1m2/CRT，能耗在0.06~0.08Kw/CRT左右,管内压损一般控制在110KPa以内，噪声可接近开塔的国标要求，无明显飘水感。采用模块式结构，单模块最大一般不超过150CRT，方便运送；间壁式换热器由盘管单元组成，安装维修快捷，结构紧凑，有利于放气、排水，还可以将盘管单元与盘管单元或者盘管单元与淋水填料自由组合，以提高单位管面积的散热效果。 以上的设计理念先进，各项指标总体优于目前市场上的闭式冷却塔。