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。

NEWLab 是新大陆教育基于新大陆集团在物联网行业长期积累与物联网专业教学领域多年经验，推出的面向物联网、电子信息及计算机专业的教学，包含硬件设备、软件平台和教学资源库三部分的完整教学实验体系，可应用于相关课程的原理展示、动手实验及综合实训。本体系由实验平台、实验模块、实验软件、实验开发工具4 个部分所组成。可完成单片机技术、ARM 嵌入式系统、RFID 技术、二维码技术、无线通讯技术、传感器技术、数据采集、无线传感器网络、物联网应用程序开发、智能终端开发以及电路设计等诸多课程的实验实训。 产品优势:统一平台，无限扩展NEWLab 实验平台提供了完善的实验环境保障。集成通讯、供电、测量等功能，实现了在一个平台支持所有实验应用。随着新技术的发展和应用热点更新，不断丰富新的实验内容 , 避免了过去一类实验一个箱子，重复投资、浪费实验室资源、不便于使用管理、知识更新慢等问题 。体系完善，涵盖全面NEWLab 实验模块由：传感器实验系列、单片机开发系列、ARM 开发系列、无线通讯实验系列、自动识别实验系列组成。可涵盖传感技术、嵌入式技术、自动识别、通讯工程、自动化、电子工程和物联网工程等诸多学科的实验。实验生动，资料丰富NEWLab 实验软件具备背景知识、安装指南、关键代码解析和演示程序等丰富内容，学生易上手，老师易教学。配套的电子版实验指导书，包含实验的背景资料 、操作步骤、扩展知识和创新思考等内容，为教师开展课程改革和教学创新提供了丰富资源。自由组合，扩展升级NEWLab 实验平台包含 8 个通用实验模块插槽，支持最多 8 个模块联动实验。NEWLab 可在单个知识点学习的基础上，进行多模块综合应用，支持复杂系统实验。模块组合可模拟真实的行业设备及业务场景 。配套教学资源《C#应用程序开发》《Android应用程序开发》《传感器技术及应用》《无线传感网络技术与应用项目化教程》《嵌入式系统原理与应用实验教程》《单片机应用技术》《自动识别技术及应用开发》《ARM嵌入式开发》《物联网创新课题原理与设计》《物联网应用案例开发与实践》……

提供实验教学的二次排课功能，利用教务系统现有的课程，根据实验室管理的实际情况进行灵活调整，更加贴近实际管理需求。 课表获取：可通过与教务系统数据对接或EXCEL表格导入的方式实现相关课表的获取； 手动排课：按实验室实际的管理需求，对导入到系统的课表进行手动调整（包括实验室名称、周次课节、课程、项目、主讲教师、辅导教师、上课班级等条件设置）； 临时调整：遇到特殊情况时，可对已有的课程进行临时调整，调整后系统可自动判断是否存在课程冲突情况，哪有将进行信息提示； 课程查询：学生及老师可对自己所涉及到的课程进行在线查询；

针对珍稀的植物材料，通过体细胞克隆技术进行高效繁育，获得优良性状并固定，提高珍稀资源植物生长效率、成活率和活性成分含量，为实现规范化、大规模种植和深度开发珍稀资源植物提供种源保障，是现代农业和高新医药企业GAP基地建设所需的高品质种源解决方案之一。 植物的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖通常是种植散户自己留种繁殖，没有优选更新，种质易退化，影响资源植物的质量和产量。同时还存在着繁殖周期长，效率低，耗种量大等问题，很难满足高效率的大规模种植的需要。有性繁殖过程中，一是种子能繁育的，可以育苗后移栽，但没有经过优选的品种种苗的质量会存在着不稳定，品质差异较大的问题。另一种是种子无胚乳，在自然状况下萌发率极低，甚至不萌发，因此，种子繁育存在着十分困难的技术障碍。 体细胞克隆技术在无菌环境下，用少量的珍稀植物活体材料在优化的培养基上进行扩大培养、繁殖，快速生产出优质、稳定、大量的种苗，可以实现珍稀资源植物的规模化生产，解决现代农业和高新医药企业GAP基地建设中种源问题，为珍稀资源植物的深度开发奠定坚实的基础。

针对珍稀的植物材料，通过体细胞克隆技术进行高效繁育，获得优良性状并固定，提高珍稀资源植物生长效率、成活率和活性成分含量，为实现规范化、大规模种植和深度开发珍稀资源植物提供种源保障，是现代农业和高新医药企业GAP基地建设所需的高品质种源解决方案之一。 植物的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两种。无性繁殖通常是种植散户自己留种繁殖，没有优选更新，种质易退化，影响资源植物的质量和产量。同时还存在着繁殖周期长，效率低，耗种量大等问题，很难满足高效率的大规模种植的需要。有性繁殖过程中，一是种子能繁育的，可以育苗后移栽，但没有经过优选的品种种苗的质量会存在着不稳定，品质差异较大的问题。另一种是种子无胚乳，在自然状况下萌发率极低，甚至不萌发，因此，种子繁育存在着十分困难的技术障碍。

光纤共聚焦显微光谱与成像装置是将光纤共聚焦光谱分析技术和显微光学成像技术相融合的细胞检测装置，此装置能够同时获得被测细胞的形态结构信息和反映细胞形态和成分特性的光谱信息，得到被测细胞定性、定量、定位的综合分析信息。 光纤共聚焦显微光谱与成像装置包括光源照明系统、光纤共聚焦光谱分析系统、显微成像和定位系统、数据分析系统，照明光源系统给光纤共聚焦光谱分析系统提供光源；光纤共聚焦光谱分析系统传输照明光照射细胞，开接收携带细胞信息的背向散射的光信号，获取光谱信息进入数据分析系统分析；显微成像和定位系统由照明系统照明，获得反映细胞形态和结构的图像信息进入数据分析系统；数据分析系统同时获取被测细胞的显微图像和反映细胞形态和成分特性的光谱信息。 光纤共聚焦显微光谱与成像装置结合光纤共聚焦技术、后向散射光谱分析技术和显微成像技术，提出了适用于同时获取特定细胞的显微图像和光谱信息的细胞检测装置，能够实时的获取细胞的综合信息。这就解决了目前技术不能够在细胞水平上获取特定位置的组织形态信息和光谱信息的技术问题。对于癌症除检测癌变细胞的显微形态信息外，同时获取相应细胞生化成分的光谱，光谱信息中既包括了形态变化对光的散射特性变化，也包括了细胞中成分变化导致的光吸收特性的变化信息，结合这两种检测技术的细胞分析装置，能及时发现细胞的早期癌变，以便对癌症实施全面而及时的诊断。而且，当前显微成像技术和CCD光谱技术都是比较成熟的检测技术，且CCD光谱技术可以进行实时分析，所以，本发明提供的装置利用现有先进技术，大大提高癌变细胞的检测精度，同时可以大大降低检测成本。

"强直性脊柱炎（Ankylosing spondylitis, AS）是 一种常见的自身免疫性疾病，好发于青壮年，临床 主要表现为炎性腰背痛和脊柱强直。A S患病率较 高，在我国达0.2-0.54%，但由于对疾病认识不足， AS患者的平均诊断延迟时间和漏诊误诊率较高，导 致总体致残率高达4-31%。 近年来，已有许多学者对AS的发病机制进行深 入研究，但AS具体的发病机制尚不明确。由于发病 机制不清，包括非甾体类抗炎药、生物制剂等现有 的治疗手段均难以改善AS患者的整体预后情况，且 具有一定的副作用。随着疾病的进展，患者将逐渐 出现脊柱、关节畸形，严重影响患者的生活和劳动 能力，给患者带来了沉重的心理压力和经济负担。 间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs） 是人体内重要的多能干细胞，具有支持造血干细 胞、免疫调节和多向分化等功能，是维持机体正常 生长发育、免疫稳态的重要细胞。 针对我们的前期基础研究成果，既然AS患者体内MSCs存在功能异常，那么正常MSCs输注能否有效治 疗AS？近年来，由于具有强大的免疫调节能力、低免疫原性、易于培养扩增等特点，M

成果介绍项目开发一种基于解卷积算法的细胞类型分析的便携式多用途医疗设备——阿尔法细胞分析仪，该设备只通过一组基因的表达水平检测，即可判定样本中所有细胞类型及丰度。技术创新点及参数仪器通过预先构建好的不同组织主要细胞类型的参考表达谱，结合解卷积模型来预测组织或血液样本中的细胞组分，并利用已训练好的疾病预测模型可进一步进行临床诊断。可快速、准确、低成本地识别各类组织的细胞类型和丰度，单个样本的数据分析可以在 ~20min 内完成，具有极高的分析效率。目前已完成组织特异芯片和细胞类型识别算法以及单片机的设计方案。市场前景本项目可与医院、科研院所、第三方检测公司达成合作，接受投资。

一套完备的包裹化疗药物的ATMPs制备体系及工艺；一套疗效测算模式和规范化临床应用推广方案；一个个体化靶向生物化疗创新治疗生物大数据云平台。

已有样品/n生长因子和干细胞的缺乏是造成皮肤衰老的重要原因。生长因子对皮肤屏障的重建、干细胞对皮肤微循环的重建，是使皮肤年轻的的重要手段。直接将干细胞运用于工业化妆品中，由于成本高昂难以大规模应用。通过常规细胞培养，干细胞增殖后却丧失了自身性状。运用胡康洪博士发明的国际先进的独特三维灌流式培养技术，使干细胞体外增殖而不改变其性状，破碎细胞，采用一系列高效的抽提方法，获得具有抗衰老活性的干细胞抽提原液，其中含有肝细胞样生长因子（HGF）、前胶原蛋白等抗衰老因子，作为原料用于工业化妆品。通过双方合作，将