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。

本发明属于碳捕集技术相关设备领域，具体地涉及一种基于三 床反应的旋转式连续循环碳捕集装置，其包括旋转轴和一组或多组循 环反应单元，每组循环反应单元包括三个反应器，反应器均在旋转轴 周向并排设置且均匀分布，每个反应器内部均设置空腔用于放置吸收 剂，在每个反应器的顶部均还设置有进气口，底部均设置有出气口， 所述进气口与出气口均与反应器内部的空腔连通。本发明还公开了一 种采用上述装置进行循环碳捕集的方法。本发明解决了钙基吸收剂高 温烧结导致孔隙减少、SO2 反应生成 CaSO4 杂质造成孔隙结构破坏等 原因造成的吸附性能降低的问题，同时解决了吸收剂磨损问题，大幅 度降低了能耗，装备紧凑，兼具经济性和环境友好性等优点。

 技术成熟度：技术突破 本发明具有结构合理简单、生产成本低、调节方便的优点。教师示范时，首先将磁力底座吸附在焊接试件上，然后，通过焊条角度上下调节机构调节焊条的上下空间位置。在调焊条角度左右调节机构，使焊条上下左右角度调整到位，最后固定焊条。 焊接教学焊条角度示范器包括三部分： 1.磁力底座； 2.焊条角度上下调节机构； 3.焊条角度左右调节机构； 4焊条夹持机构。 避免传统焊接示范讲解时教师赤手拿焊条时的不规范，角度不准确的缺点。学生能更直观的观察焊条的空间位置，了解焊条角度和焊缝成形的关系。本装置具有稳定性、可靠性、经济性及安全性。

本实用新型是一种新型安全节能温差发电智能IC卡热水表装置（申请 号：201520230881.6 ）,提供了一种结构简单、使用方便，能够长期使用的安全 节能的智能IC热水表供电装置,所采用的技术方案为热水管与冷水管固定在墙壁上,所述温差发电组块固定在热水管与冷水管之间，所述热水阀安装于热水管支 管上，所述冷水阀安装于冷水管支管上，所述混水阀安装于出水口处，所述智能 IC卡热水表安装在热水阀与混水阀之间，与蓄电池的正负极相接。其中温差发电 组块包括温差发电片、蓄电池、导线,所述温差发电片通过导热硅脂与热水管和 冷水管紧密接触,固定于热水管和冷水管之间，所述蓄电池的正极与温差发电片 热源接线柱相接，负极与温差发电片冷源接线柱相接。本实用新型结构简单,使 用安全可靠，广泛用于给智能IC卡热水表供电。投资条件10万和预期经济收益 500万、合作方式技术转让，技术合作开发等发明人

本发明公开了一种专用于小型杆件受弯性能研究的辅助试验装置，包括有起支撑作用的基座，基座的顶部两侧设有工字型导轨，导轨上方内侧左右对称安装有荷载施加机构、中侧左右对称设有杆件夹持机构、外部左右对称设有竖向挠度测量系统；荷载施加机构和杆件夹持机构均可沿导轨左右滑动。优点在于：1)可夹持长度不同，截面高度不同杆件，能研究不同长度，不同截面高度的小型杆件受弯性能，且在杆件两端形成理想的固定端约束；2)可沿杆件轴线方向在杆件上端面任意位置上对受弯杆件同时施加多个大小可调节的集中荷载；3)可沿杆件轴线方向在杆件上端面任意位置上通过竖向挠度测量装置同时测量多点的竖向挠度。

本发明提供一种变压器有载分接开关的参数测试方法及装置，该方法包括获取变压器有载分接开关的交流电压波形以及过渡电流波形；通过对过渡电流波形进行派克变换，计算电流幅值，根据电流幅值变化数据通过离线辨识算法，判定变压器有载分接开关切换过程各阶段，得出相应的过渡时间，计算变压器有载分接开关过渡电阻瞬时值。本发明通过对交流过渡电流信号进行派克变换，并设计离线辨识算法，准确计算出过渡电阻瞬时值，作为变压器有载分接开关是否正常的判据。保障了变压器有载分接开关的安全使用。与传统的交流测试法相比较，本发明能够准确辨识有载分接开关过渡过程各个阶段并计算出过渡电阻值，误差小，符合国家电力行业标准。

一种铁路道岔尖轨和基本轨的冰雪检测与融化装置，其目的在于检测到铁路道岔上有冰雪信息时，利用热风快速冰雪融化，即通过安装在左右尖轨内侧带滑床台铁垫板上、与左右尖轨相平的左右基本轨内侧的冰雪传感器分别自动检测相应位置的冰雪情况，当检测到左右尖轨、与左右尖轨相平的左右基本轨有冰雪时，装置自动启动热风箱融化该处的冰雪，无需工作人员实时沿线检测和扫雪，即可完成铁路道岔尖轨和基本轨的冰雪检测与融化，大大的降低了人力的损耗，确保列车行车安全，为轨道交通行业的安全保驾护航。

简介：本发明公开了一种定量检测涂层不粘性能装置，涉及涂层不粘性能检测技术领域。本发明的定量检测涂层不粘性能装置包括液体加热机构、试样加热机构、倾角控制机构和温度控制机构，框架内部设有横梁，横梁上固定有液体加热机构，试样加热机构位于液体加热机构的下方，倾角控制机构与试样加热机构转动连接，倾角控制机构用于控制试样加热机构相对于水平面的倾斜角度。本发明的涂层不粘性能检测方法，通过向试样板倾倒定量热态重油，测量试样板上的重油残余量来定量衡量涂层的不粘性能。本发明实现了定量衡量涂层不粘性能的目标。

本发明公开了一种用于分布式电源的孤岛保护装置，包括降压变压器、限流电抗、晶闸管和控制器单元。本发明通过在电网电压过零附近的一定区间内触发晶闸管导通，制造一个受控的短路电流和电网电压畸变；本发明还公开了此种孤岛保护装置的检测算法，检测算法包括晶闸管触发角在线优化算法和孤岛判别准则算法。基于电网支持与脱离时分布式电源接入点的短路容量的明显差异，本发明可以可靠识别出分布式电源是否处于孤岛运行。该发明的孤岛保护装置是一种可分布式安装的设备，不依赖任何通讯媒介，成本低、无信号衰减和干扰问题。