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。

无线通信技术VHF/UHF频段基于OFDM技术的高速数据通信系统   无线通信的突出问题：频率资源严重不足 。   我国无管会允许在这一频段进行数据的传输，如地质矿产、水利、能源、国家地震局、建设部、气象局、军队等部门的专用无线通信系统。

本发明涉及一种自动定位固定舰载直升机起落架的辅助降落系统，本发明旨在解决驱逐舰受风浪载荷作用不平稳时，帮助舰载直升机更稳定快速降落。该系统包括固定底座、旋转底座、下连接杆、上连接杆、摄像头、伸缩杆、机械爪。其机械臂呈三角形排列，可在槽口内360度旋转及移动，以适配不同大小舰载直升机并同时固定其三个部位；通过摄像头自动定位舰载直升机及起落架位置，伸出机械爪固定。系统利用高清摄像头识别测量，中央控制系统处理数据，机械臂依指令精确调整，伸缩杆精准控制机械爪伸出长度，机械爪能有效固定舰载直升机起落架，保障其安全稳定降落。

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

3D打印个体化定位导板应用于骨科临床是国际生物医学工程领域的研究热点和前沿，当前的研究难点在于打印定位导板模型的钉道与3D仿真模型钉道是否一致。本项目立足国际前沿，基于羊胫骨CT扫描图像，建立胫骨平台骨折三维模型、钢板及导板三维模型，3D打印实体导板及钢板模型，再将3D打印导板应用到临床骨科科室的术前设计及模拟手术过程，实现以3D打印个体化定位导板辅助胫骨平台后外侧骨折的治疗。首先，通过CT扫描获取羊胫骨DICOM图像，建立胫骨平台后外侧骨折三维模型及钢板模型，模拟修复不同胫骨骨折工况，设计带置钉钉道的导板；然后，打印3D导板模型及钢板实体模型，并将导板分别固定在不同胫骨标本上模拟微创手术，按钉道植入螺钉；再进行CT扫描及实验验证钉道位置长度等是否与初次3D仿真的钉道的参数一致；最后将该3D打印导板技术推广到医院临床骨科科室。本项目可在上海市浦东新区公利医院进行试点应用，实现成果转化，转化成果可推广用于各医院临床骨科科室的术前设计、模拟手术过程、医学教学和科研，架设虚拟手术和真实手术的桥梁，提高骨科手术治愈率，具有良好的经济、社会效益，具有重要的理论研究意义、临床意义、应用价值及广阔的市场前景。

本发明公开了一种两自由度隔振与精密定位的复合主动隔振器， 该隔振器包括基础平台(10)和负载平台(30)，该隔振器还包括隔振单 元，其设置在所述基础平台(10)和负载平台(30)之间，所述隔振单元包括沿第一方向设置的空气弹簧(20)和第一音圈电机(25a)，所述隔振单 元还包括沿第二方向设置的可调刚度片弹簧和第二音圈电机(25b)，该 隔振器还包括定位单元，其设置在所述隔振单元的外侧，所述定位单 元包括沿第一方向设置的比例压力阀(26)，所述定位单元还包括沿第二 方向的第二音圈电机(25b)。本发明

本发明公开了一种室内子区域定位方法，包括：在给定目标区域中设置 N 个信号源，并将目标区域依据物理结构划分成 K 个子区域，终端设备接收到指纹后将其上传到服务器构成指纹集，当服务器接收到的指纹集中指纹的数目达到设定阈值后，则将当前指纹集利用分簇算法划分成 K 个簇，并将这 K 个簇一对一地匹配到 K 个子区域中，再将各指纹簇中所有指纹的均值作为对应子区域的区域指纹用于定位，定位时计算定位指纹和子区域指纹中所有对应信号的差值序列，得到各差值序列的方差，并将具有最小方差的子区域为最终定位结果。本发明能够解决现有指纹定位技术中人工采集指纹信号以构建指纹数据库带来的工作量大和异质设备定位精度差的问题。

南方科技大学化学系副教授何凤课题组在能源领域顶级期刊Joule发表最新研究成果，介绍了团队合成的一种定位三氟甲基取代的高效有机太阳能电池受体材料，该材料可通过H/J聚集的协同作用形成具有更多电子跳跃传输结点的三维网络结构，可极大改善电荷在分子间的传输，大幅提高器件性能。 在该研究中，团队成功地将三氟甲基引入到稠环电子受体中，得到了超窄带隙受体BTIC-CF3–γ，并将其应用于太阳能电子器件中，极大地提高了器件的能量转换效率，充分体现出光谱红移和超窄带隙的优势，在多元体系、半透明器件和叠层器件应用方面展示出非常有潜力的前景。更重要的是，BTIC-CF3–γ的单晶结构有助于研究人员从分子层面理解这类分子的堆积形式以及分子间相互作用，也为进一步设计新的高性能材料提供了有利的依据和指导。

针对汽车安全性要求及智能化的发展趋势，项目团队开发了汽车车门开启防撞装置、汽车防误踩油门装置等主动安全装置，并可与汽车相关的控制系统对接，实现智能化控制。 

本发明是一种车辆应急开门装置，通过检测单元、动力单元与开门单元相互相同作用，能够实现诸如车辆落水、车辆驾驶室内一氧化碳超标等紧急情况下的车门开启，为驾乘人员的安全提供了有效保证。随着社会的发展和人们生活水平的提高，汽车已成为人们生活、工作不可缺少的工具。但由于汽车溺水、车内高温和二氧化碳中毒等事故造成意外伤害时有发生。本发明是一种车辆应急开门装置，实现车辆在紧急状态下车门能顺利开启，为人们在汽车溺水或车内发生紧急情况下逃生自救提供了有效手段，具有显著的社会和市场效益。