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。

实验原理 电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量，且可以使原子从低能级激发到高能级。证明了原子发生跃变时吸收和发射的能量是分立的、不连续的，证明了原子能级的存在，从而验证了波尔理论。   仪器概述 含有氩原子的真空电子管在灯丝的加热下产生大量的电子，电子在加速电压的加速下，与氩原子发生碰撞，进行了能量交换，剩余有较大能量的电子还能冲过反向拒斥电压而达到板极形成板极电流，该电流被微电流放大器测量得到，从而获得电流与电压的变化曲线。   实验内容 记录氩原子的弗兰克- 赫兹曲线 计算普朗克常数   使用氩气管而无需加热 相比与其他的气体（如汞蒸气），无需专用加热装置，且.其化学特性更稳定，实验过程中处于高激发态原子较少，实验结果更准确更稳定误差较小。

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

轧钢生产线轧制过程中，切头、切尾及切边过程中产生的大量“废钢”是炼钢过程所使用废钢的极佳原料。“废钢”作为转炉炼钢的原材料和冷却剂要有合适的块度和外形尺寸,以保证从炉口顺利加入转炉。本生产线可将“废钢”全自动的剪切为转炉炼钢所需的碎块。 生产线首次将炼钢调温料进行全自动化连续生产，具有结构简单、自动化程度高、产品规格可调性强、可有效降低工人劳动强度、生产安全高效且使用寿命长的优点。目前，我国将轧钢生产线产生头尾料及边角料剪切为炼钢调温原料均由人工送料方式将物料搬运至剪切机剪切完成。其他公司无全自动化剪切生产相关技术。生产线的开发，可填补国内市场空白。

本发明涉及一种海上自动清漂船，其船体为双体船身结构，包括第一片体和第二片体，第一片体和第二片体之间的前端形成吸水喇叭口，甲板的后端中部安装有可形成低压的明轮装置，明轮装置包括导轨支架和可沿导轨支架升降的明轮，甲板的前部安装有前舱收集输送带，甲板的中部安装有中舱输送带，第一片体与前舱收集输送带之间设置有第一副收集输送带，第二片体与前舱收集输送带之间设置有第二副收集输送带，第一副收集输送带、第二副收集输送带与前舱收集输送带之间均采用网状结构进行柔性连接，前舱收集输送带的前端两侧分别安装有收集摆臂。优点：可实现单次行程漂浮垃圾回收面积的最大化，减少了来回往复的回收工作，提高了漂浮垃圾的回收效率。

飞控计算机自动验收测试系统 一、主要功能和应用领域 本系统将传统飞控计算机ITF设备及DIF设备集成化，设计实现了一款小型化、通用化和自动化的飞控计算机自动验收测试系统（自动ATP系统）。其主要应用于无人机飞控计算机入场验收测试。 飞控计算机自动验收测试系统具有以下功能： ？ 阻抗测试功能：具备阻抗测试功能，能通过本硬件平台，自动测试飞控计算机每个航插中各个通道两两之间的电阻阻值，并自动显示及输出测试结果； ？ 模拟量输入信号测试功能：能够输出待测飞控计算机所需模拟量输入信号，通过串口监控飞控计算机工作状态，输出模拟量输入信号测试结果； ？ 模拟量输出信号测试功能：通过串口控制飞控计算机工作，使之产生特定模拟量输出信号，同时设备采集其模拟量输出信号，并与设定值比对，得到测试结果并自动显示及输出； ？ 离散量输入信号测试功能：能够输出待测飞控计算机所需离散量输入信号，通过串口监控飞控计算机工作状态，输出离散量输入信号测试结果； ？ 离散量输出信号测试功能：通过串口控制飞控计算机工作，使之产生特定离散量输出信号，同时设备采集其离散量输出信号，并与设定值比对，得到测试结果并自动显示及输出； ？ 串口信号测试功能：通过测试设备，控制对应串口收发，并监控飞控计算机串口工作状态，得到测试结果并自动显示及输出； 二、特色及先进性 1、小型化 本设备结构从空间上大致分为两部分，分居上下两层，下层选用占用空间较小的PXI 3U十三槽标准模块，上层为与PXI模块空间大致相等的仿PXI的非标准信号调理模块。在每一模块每一板卡每一单元电路的设计中，需选用占用较小空间、较小封装的元器件。为了节约空间，自动验收测试系统硬件平台阻抗测试待测航插只选用一块，测试时只需更换特定待测航插即可完成阻抗测试，既节约了空间又实现了自动化的阻抗测试功能。

设计实现了一款小型化、通用化和自本系统将传统飞控计算机ITF设备及DIF设备集成化，设动化的飞控计算机自动验收测试系统(自动ATP系统)o其主要应用于无人机飞控计算机入场验飞控计算机自动验收测试系统具有以下功能:●阻抗测试功能:具备阻抗测试功能，能通过本硬件平台，自动测试飞控计算机每个航插中各个通道两两之间的电阻阻值，并自动显示及输出测试结果;模拟量输入信号测试功能:能够输出待测飞控计算机所需模拟量输入信号，通过串口监控飞控计算机工作状态，输出模拟量输入信号测试结果;●模拟量输出信号测试功能:通过串口控制飞控计算机工作，使之产生特定模拟量输出信号，同时设备采集其模拟量输出信号，并与设定值比对，得到测试结果并自动显示及输出;●离散量输入信号测试功能:能够输出待测飞控计算机所需离散量输入信号，通过串口监控飞控计算机工作状态,输出离散量输入信号测试结果;●离散量输出信号测试功能:通过串口控制飞控计算机工作，使之产生特定离散量输出信号，同时设备采集其离散量输出信号,并与设定值比对,得到测试结果并自动显示及输出;●串口信号测试功能:通过测试设备，控制对应串口收发，并监控?飞控计算机串口工作状态，

随着人们对环境保护越来越重视，废旧塑料的回收与再利用已经成为资源循环利用的一 个重要领域。将不同品种的废旧塑料有效、快速分离，是废旧塑料循环利用与高附加值化的一 个重要前提，也是困扰塑料循环利用的一大难题。本技术的特点就在于利用不同塑料熔点不同 的特点，创造性地发明了一种塑料分离挤出系统，实现了不同种类塑料的分离。将该工艺用于 PP/PE回收料的分离，其分离精度可以达到98%，分离效率达到80%以上。该工艺及其相关装 备已经获得中国发明专利。

获权3项国家发明专利，发明了基于无芯卷原理的全自动多股簧大型数控机床，实现了 多股簧的全自动大批量生产。发明了连续卷簧装置，提高了多股簧的加工效率；首次实现了 钢丝的任意退扭，改善了多股簧的性能。 多股簧机床加工效率提高了 10倍以上，可实现大批量生产。