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。

宽禁带半导体碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的典型代表之一，具有宽带隙、高饱和电子漂移速度、高临界击穿电场、高热导率等突出优点，能满足下一代电力电子装备对功率器件更大功率、更小体积和更恶劣条件下工作的要求，正逐步应用于混合动力车辆、电动汽车、太阳能发电、列车牵引设备、高压直流输电设备以及舰艇、飞机等军事设备的功率电子系统领域。与传统硅功率器件相比，目前已实用化的SiC功率模块可降低功耗50%以上，从而减少甚至取消冷却系统，大幅度降低系统体积和重量，因此SiC功率器件也被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。 本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。目前基于国内工艺平台制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶体管（图1，有源区面积0.9mm2）；4000V/30A的SiC PiN二极管（图2）；击穿电压>5000V的SiC JBS二极管（图3）。 a b c 图1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件：(a)晶圆照片(b)正向IV测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图2 4kV/30A SiC PiN器件：(a)晶圆照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图3 5kV SiC JBS器件：(a)显微照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线

本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验，能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。

高速永磁电机由于电感非常小，在受限的逆变器开关频率下，电机电流纹波（主要为开关频率附近的谐波）较大，导致电机铁耗急剧上升，发热严重，缩短电机使用寿命。 本课题组针对高速永磁电机驱动中电流纹波大和共模电压的问题，对带LCL输出滤波器的高速永磁电机驱动进行了深入的研究，包括带有源阻尼的电流控制器设计、电容电压和转子位置观测。实验结果证明采用带LCL输出滤波器的高速永磁电机驱动，电机电流正弦度高，有效地降低铁耗，消除轴承漏电流。

成果针对煤矿带式输送机软起动控制、故障监测和钢丝绳芯输送带缺陷监测等关键技术进行了深入研究，建立了钢丝绳芯带式输送机智能监控实验研究平台，研发了集变频控制、故障实时监测及保护和钢丝绳芯输送带缺陷监测于一体的带式输送机智能监控系统。实现了带式输送机的变频控制、钢丝绳芯输送带钢丝绳缺陷和接头位移在线监测、带式输送机跑偏、撕裂、超温、打滑、堆煤等故障的综合保护，保证了煤矿钢丝绳芯带式输送机高效、节能、安全运行，对煤矿安全生产具有重要意义。该成果已申报发明专利 5 项，发表高水平学术论文 10 余篇。

DSJ140×200/4×400 型可伸缩带式输送机用于综采工作面顺槽运输，该带式输送机的输送能力 2000t∕h ，带宽 1.4m ，带速 4m∕s ，运距 4000m 。机头采用 4×400kW 电动机集中驱动，选用 ZJT-500/1140 变频调速装置，实现了带 式输送机的变频软起动，有效解决了起动、运行、停机加速度曲线的控制及多电机之间的功率平衡问题。机身采用无螺栓快速联接。 采用输送带张紧与卷带实现联动技术提高了张紧与卷带的自动化程度，通过集中定量润滑确保了各滚筒和滑轮组件运行的可靠性。 工业试验结果表明：该带式输送机整体参数匹配与结构设计合理，性能可靠，操作维护方便，能满足煤矿井下长距离、大运量输送要求。该产品通过陕西省科技厅组织的技术鉴定，鉴定结论为： 该研究成果整体达到了国内先进水平，在可伸缩带式输送机 多驱动电机 平衡和软启动技术方面达到国内领先水平 。

简介：本发明提供一种水性带锈防腐涂料及其制备方法,属于钢铁表面防腐涂装技术领域。该涂料的原料组成及质量百分数为:铁锈转化剂20～30、复合高分子乳液50～60、渗透剂0.01～0.2、成膜助剂0.1～0.5、增稠分散剂0.01～0.2、去离子水10～20。本发明所制备的水性带锈防腐涂料可直接用于锈蚀钢材的涂装,所提供的制备方法具有制备工艺简单、成本低廉的优点,所制备的水性带锈防腐涂料性能优良。

本实用新型公开了一种带竖向缝隙矩形钢管排剪力墙结构。主要由多根沿竖向布置的矩形钢管紧密沿水平横向排列而成，在相邻的矩形钢管之间通过间隔设置的连接焊缝连接，利用钢管翼缘和腹板交界处的连接焊缝将相邻两钢管进行连接。连接焊缝在竖向的间断在矩形钢管之间形成竖向缝隙，平行竖向缝隙之间的矩形钢管形成受弯小柱，在侧向荷载作用下发生弯曲变形，使得剪力墙在荷载作用下受弯小柱端部的塑性铰形成先于剪力墙的整体失稳、受弯小柱的平面外失稳以及钢管壁的局部失稳发生。本实用新型具有抗侧承载能力大、平面外刚度大、抗侧刚度大、抗震性能好、延性好、耗能滞回环饱满等特点。

本发明提供了一种带轴向限制防脱位结构的人工全髋关节假体，包括髋臼假体，内衬，股骨头假体，内衬位于髋臼假体的凹槽内，股骨头假体头部位于内衬的凹槽内，还包括轴向限制防脱位结构，该防脱位结构贯穿髋臼假体、内衬以及股骨头假体头部的中央部位，将上述三者连为一体且可调节其长度及弹性。使用此带轴向限制防脱位结构的人工全髋关节假体，获得了轴向牵拉作用限制股骨头假体从髋臼假体内脱出，达到减少甚至消除人工全髋关节置换术后发生的髋关节脱位的并发症，并可增加术后髋关节的活动度，对术后患者的日常活动的限制要求降低，结构设计简单，操作便捷，拆卸容易，也有利于人工全髋关节假体松动在翻修时假体的取出。

项目简介 “带阶梯型谐振腔的 Hartmann 低频超声雾化喷嘴项目”由江苏大学现代农业装备与 技术教育部重点实验室开展。设计出了结构参数可调节的带阶梯型谐振腔的 Hartmann 低 频超声雾化喷嘴，包括拉瓦尔管、可旋涡流叶轮、阶梯腔深度比可调的阶梯型谐振管、 锥型整流罩。对带阶梯型谐振腔的哈特曼低频超声雾化喷嘴阶梯型谐振腔的谐振特性进 行数值模拟；对喷雾特性：索太尔粒径、雾化角、喷雾距离、喷嘴声场特性进行分析试 验。 通过 CFD 数值模拟的方法